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日前，在第51屆日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展上，中國(guó)石化勝利油田自主研發(fā)的CCUS（二氧化碳捕集、利用和封存）關(guān)鍵技術(shù)裝備，獲得特別嘉許金獎(jiǎng)的最高榮譽(yù)。中國(guó)工程院院士、國(guó)際CCUS創(chuàng)新合作組織秘書長(zhǎng)李陽表示，這標(biāo)志著我國(guó)CCUS全鏈條關(guān)鍵技術(shù)裝備達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

CCUS，就是把捕集的二氧化碳注入地下，一部分實(shí)現(xiàn)封存，一部分與地下石油深度融合后，采出更多的原油，如此往復(fù)最終實(shí)現(xiàn)全部封存。

從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究，再到工程實(shí)踐，勝利油田科研工作者接力奮斗59年，打破國(guó)外技術(shù)壟斷、填補(bǔ)技術(shù)空白，實(shí)現(xiàn)多個(gè)“從0到1”的突破，最終成就了中國(guó)首個(gè)百萬噸級(jí)CCUS項(xiàng)目。

打破國(guó)外封鎖，首創(chuàng)核心技術(shù)

1967年，27歲的曹銀盛受命開始二氧化碳驅(qū)油的研究。面對(duì)國(guó)內(nèi)外油藏差異和國(guó)外技術(shù)封鎖，首批研究者沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。曹銀盛和同事們不斷探索，最終找到了影響二氧化碳驅(qū)油效率的原油物性、壓力、溫度三大因素。

“注水采油”是傳統(tǒng)的石油生產(chǎn)方式。由于“水注不進(jìn)去、油采不出來”，勝利油田10多億噸低滲透油藏中，還有超過90%的儲(chǔ)量在地下沉睡。

在深度研究二氧化碳驅(qū)油的道路上，接力棒交到張傳寶及其團(tuán)隊(duì)手中。2007年底，勝利油田高89-1區(qū)塊成為第一塊“試驗(yàn)田”，他們利用二氧化碳進(jìn)行近混相驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)。試驗(yàn)的結(jié)論是，二氧化碳與原油混為一體是提高驅(qū)油效果的關(guān)鍵。

多大壓力才能讓原油和二氧化碳在地下形成混相？2013年，在同類油藏的樊142區(qū)塊，科研人員集中精力盯住試驗(yàn)區(qū)7口井。在46個(gè)月時(shí)間里，張傳寶團(tuán)隊(duì)把油藏壓力從17兆帕逐步提高到40兆帕，最終二氧化碳和石油成功實(shí)現(xiàn)混相，油井單井日產(chǎn)量從1噸提高到6噸。

由此，勝利油田在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)形成了“二氧化碳高壓混相驅(qū)”核心技術(shù)并取得礦場(chǎng)應(yīng)用突破。

打通技術(shù)堵點(diǎn)，破解“繞不過”的難題

二氧化碳能夠驅(qū)油，但如何將之安全高效注入地下又成為“繞不過”的難題。

2010年，大學(xué)畢業(yè)的趙鐵軍一頭扎進(jìn)了正在進(jìn)行二氧化碳先導(dǎo)試驗(yàn)的高89-1區(qū)塊。8年后，他又開始關(guān)注注入設(shè)備的超高壓精確質(zhì)量計(jì)量。

高壓精確流量計(jì)是二氧化碳注入裝備的“眼睛”，有了它，才可能實(shí)現(xiàn)一泵對(duì)多井同時(shí)注入。趙鐵軍團(tuán)隊(duì)測(cè)取了上萬組數(shù)據(jù)，經(jīng)過上千次的反復(fù)試驗(yàn)和歸納總結(jié)，把當(dāng)時(shí)國(guó)際在用的最高25兆帕的二氧化碳密度圖版延伸到了40兆帕，再將密度圖版集成到通用體積流量計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了液態(tài)下二氧化碳的精確質(zhì)量計(jì)量。

在突破計(jì)量技術(shù)的基礎(chǔ)上，他們又創(chuàng)新研發(fā)了低溫高效密閉注入裝備，形成了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)體系，一舉破解了二氧化碳注入零排放、分壓分注、低溫計(jì)量等一系列“卡脖子”難題，打通了CCUS產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)堵點(diǎn)。

勝利油田現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐數(shù)據(jù)顯示，二氧化碳驅(qū)油效率比水驅(qū)提高40％，封存率一次可達(dá)60％~70％，最終達(dá)到100%。

2023年7月，國(guó)內(nèi)首條百公里、百萬噸級(jí)二氧化碳輸送管道建成，成為二氧化碳的專用“地鐵”。為實(shí)現(xiàn)二氧化碳在管道內(nèi)安全穩(wěn)定高效輸送，勝利油田技術(shù)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)知名泵廠家，自主研發(fā)出國(guó)內(nèi)首臺(tái)大排量增壓泵。至此，我國(guó)第一條完整的二氧化碳捕集、輸送、注入、封存產(chǎn)業(yè)鏈在勝利油田延展。

形成全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)，大幅降低采油成本

“既要最大限度封存二氧化碳，又要盡可能采出更多原油，防竄技術(shù)是個(gè)新難題?！睆垈鲗氈毖浴?/p>

如何提高二氧化碳的泡沫維持時(shí)間成為重點(diǎn)攻關(guān)方向。勝利油田10年持續(xù)攻關(guān)，從10分鐘到半小時(shí)再到1小時(shí)，時(shí)間被不斷刷新，一次封存率突破70%。

隨著防竄技術(shù)的不斷完善，勝利油田初步形成低成本捕集技術(shù)、管道安全輸送技術(shù)、全密閉高效注入技術(shù)、高效驅(qū)油與封存技術(shù)等CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈六大技術(shù)系列。

勝利油田勘探開發(fā)研究院氣驅(qū)試驗(yàn)室經(jīng)理鄭文寬說，“沒有現(xiàn)成的圖紙，我們就自己畫；買不來核心設(shè)備，我們就自己設(shè)計(jì)?！?/p>

現(xiàn)在，鄭文寬和同事們正在重點(diǎn)攻關(guān)重現(xiàn)流體在地下油藏的流動(dòng)過程，從而制定更為科學(xué)的開發(fā)方案，采出更多石油，推動(dòng)二氧化碳驅(qū)油封存基礎(chǔ)研究向更宏觀拓展、向更微觀深入。

截至目前，勝利油田CCUS項(xiàng)目注入的二氧化碳量超過13億立方米并全部封存于地下，區(qū)塊日產(chǎn)油量從220噸上升至460噸，單位能耗和采油成本大幅下降，為我國(guó)CCUS規(guī)?；瘧?yīng)用、“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供了成熟可復(fù)制的技術(shù)和方案。