備受關注的這項“減碳”技術，是這樣設計的
原創(chuàng)
尹倩 等
上海石油天然氣交易中心
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近日
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由中國石化石油工程設計公司設計完成的勝利油田萊
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13區(qū)塊二氧化碳封存及驅(qū)油示范工程備受關注
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近日，由中國石化石油工程設計公司設計完成的勝利油田萊113區(qū)塊二氧化碳封存及驅(qū)油示范工程備受關注。
“該工程中的二氧化碳儲罐、加注泵及計量調(diào)流等橇塊，都是我們自主設計研發(fā)的產(chǎn)品！”作為石油工程設計公司CCUS設計攻關團隊的主要成員，該柳亭自豪又激動。
CCUS是指碳捕獲、利用與封存，對于保障能源安全和保護生態(tài)環(huán)境、加快新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展均具有重要意義。作為實現(xiàn)化石能源“碳中和”的“兜底技術”，誰領先掌握CCUS全鏈條工程技術，誰就贏得了產(chǎn)業(yè)的未來。
早在2006年，石油工程設計公司就結(jié)合國家碳減排與油藏開發(fā)重大需求，啟動了CCUS技術攻關工作，先后承擔國家“十一五”、“十二五”、“十三五”以及中國工程院等重大課題。板凳甘坐十年冷，經(jīng)過多年潛心攻關，該公司形成了二氧化碳捕集、輸送與驅(qū)油封存（CCUS）全流程地面工程技術，并進行了規(guī)?；茝V應用。
6月25日，國內(nèi)最大規(guī)模的燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集工程——國華錦界電廠15萬噸/年二氧化碳捕集工程順利投運。
“級間冷卻、分流解析、MVR閃蒸等新一代二氧化碳捕集節(jié)能工藝成功應用，證明了我們的創(chuàng)新集成工藝成熟可靠。”石油工程建設公司首席專家王智說。
電廠等排放的低濃度二氧化碳，是我國碳減排的主要對象，其氣源濃度低、組分復雜、捕集能耗及成本高。以“降耗降本”為目標，技術人員深入攻關練就“捕碳”絕活，形成了煙氣預處理技術、多梯級熱能利用節(jié)能工藝以及高效捕集反應器等多項核心技術，與常規(guī)技術相比能耗降低40%。
石油工程設計公司在CCUS領域已取得授權國家發(fā)明專利11項，總體達到國際先進水平。技術團隊研發(fā)形成了完全自主知識產(chǎn)權的成套技術和工藝包，主編了國家標準《煙氣二氧化碳捕集純化工程設計標準》，填補了國內(nèi)外技術空白。
要將捕集到的高純度二氧化碳運輸?shù)津?qū)油陣地，輸送管道不可或缺。
石油工程設計公司自2009年起，就戰(zhàn)略布局大規(guī)模、長距離二氧化碳管道輸送技術的研究，重點研究涵蓋二氧化碳基礎物性、管道輸送工藝、安全控制等關鍵領域，形成了二氧化碳管道輸送特色技術，申報多項專利。
“作為主編單位，我們依托自主研發(fā)和集團公司科技項目的支撐及設計技術經(jīng)驗積累，實現(xiàn)了二氧化碳管道輸送領域標準從無到有的突破。”該公司管道工程設計所副所長范振寧介紹。
范振寧所在的管道設計團隊緊盯輸碳管道行業(yè)發(fā)展，未雨綢繆，著力規(guī)范輸送系統(tǒng)設計要求、保證管道工程質(zhì)量，形成了國內(nèi)二氧化碳輸送管道第一代設計技術，編制了行業(yè)標準《二氧化碳輸送管道工程設計標準》，該公司二氧化碳輸送領域整體技術水平達到國內(nèi)領先水平。
著眼長遠，設計團隊基于地理信息數(shù)據(jù)平臺開展管道路由三維設計，為后期的數(shù)字化移交與智能化建設奠定基礎，并在三維設計平臺中加載二氧化碳淹沒分析模塊，在設計期對沿線高后果區(qū)進行識別，為管道的長期安全運維提供了設計技術保障。
“二氧化碳注入”是將捕集提純后的二氧化碳注入地下，促進原油開采，并實現(xiàn)碳的封存，是CCUS全流程技術中的關鍵一環(huán)。
在萊113區(qū)塊二氧化碳封存及驅(qū)油示范工程現(xiàn)場，壓力為2兆帕、溫度零下20攝氏度的液態(tài)二氧化碳，被增壓后注入地層用于驅(qū)油與封存，每年可向地下注入5.4萬噸二氧化碳，相當于減少兩萬輛轎車的碳排放，可提高石油采收率17%，累計增油25.5萬噸，其經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益非?？捎^。
目前，石油工程設計公司研發(fā)形成3大類、11個系列的低溫液體二氧化碳模塊，通過模塊的不同組合，充分滿足不同規(guī)模工程的注入需求。以萊113撬裝式注氣站為例，可實現(xiàn)在不同區(qū)域內(nèi)的靈活搬遷，縮短工程建設周期30%以上。通過生產(chǎn)信息化，該站實現(xiàn)了集中監(jiān)控、無人值守、少人巡檢、專業(yè)維修的運行管理模式。
注入井下的二氧化碳，一部分封存在了地層中，另一部分則與油、水、氣混合，被開采出來。該公司技術團隊成功研發(fā)了原油微正壓密閉脫碳、采出水氣提脫碳、高含碳采出氣超臨界注入等三大關鍵工藝技術，有效解決了“采出物含碳”的難題，確保二氧化碳全部回注地層“凈零排放”，真正實現(xiàn)了“油不落地、水不外排、氣不上天”的“綠色無碳生產(chǎn)”。
以低成本、大減排量、高安全性為目標，石油工程設計公司正在開展勝利油田100萬噸每年二氧化碳驅(qū)油地面工程設計，以中石化CCUS重點實驗室為平臺，聚焦百萬噸級CCUS工程技術難題，在不同碳源低成本捕集、二氧化碳管道輸送、地質(zhì)封存利用和檢測等方面深入開展攻關，為我國及中石化CCUS產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展提供技術保障和支撐。
“面對‘提升減碳水平’的要求，我們將加快研發(fā)以CCUS技術開發(fā)為代表的關鍵核心技術，突破以工業(yè)軟件開發(fā)為代表的‘卡脖子’技術，牢牢把握發(fā)展主動權，為保障國家能源安全再立新功、再創(chuàng)佳績。”石油工程設計公司執(zhí)行董事、總經(jīng)理、黨委副書記荊少東說。
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中石化石油工程設計有限公司 上海石油天然氣交易中心
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