将二氧化碳“抓”到“笼子”里——记陕西省科技奖科技进步一等奖成果低渗透油藏CO₂驱油与封存一体化关键技术

　　近年来，“厄尔尼诺”现象引发极端天气频发，二氧化碳(CO₂)等温室气体对全球气候变化的影响引起国际社会关注。由陕西延长石油集团与中国矿业大学(北京)、中国石油大学(北京)合作完成的低渗透油藏CO₂驱油与封存一体化关键技术，通过捕集煤化工企业排放的CO₂用于油田驱油，既把CO₂“抓”起来减少排放，又关到地下的“笼子”里封存起来，增产原油节约水资源，产生了良好的经济效益和社会效益，也因此荣获2022年度陕西省科技奖科技进步一等奖。

　　优势：源汇匹配潜力巨大

　　CO₂捕集、利用与封存(CCUS)，是全球公认的应对气候变化、减少CO₂排放的关键技术之一。

　　业内普遍认为，鄂尔多斯盆地具有我国最好的CO₂封存地质条件和源汇匹配，是最佳的CCUS项目建设地。一方面，鄂尔多斯盆地煤、油、气矿产资源富集一地，具备特定大规模沉积盆地地质条件;另一方面，鄂尔多斯盆地也是重要的能源化工基地，CO₂排放源高度集中，运输距离短、成本低。

　　拥有这种独特优势的延长石油是国内少有的大型能源化工企业。据了解，该集团在鄂尔多斯盆地(陕北地区)的煤、油、气资源共处一地，其中12个低渗致密油田年产原油1100万吨以上，同时还有4个大型煤化工企业，源汇匹配合理，可自主实施CCUS全流程一体化研究与示范，优势十分明显。

　　“鄂尔多斯盆地构造简单、地层稳定，是CO₂地质封存的天然理想场所。”延长石油研究院副总工程师、CCUS研究中心负责人梁全胜告诉记者。他们在国际上首次将长周期压力不稳定传导试井技术应用于CO₂驱油动态封存潜力评价，根据最新研发的油藏CO₂动态封存潜力评价模型测算，延长油田约有一半的石油地质储量适合采用CO₂驱油技术，CO₂有效封存量可达3.37亿吨。

　　创新：核心技术国际领先

　　早在2007年，延长石油研究院便开始探索以CO₂代替水进行油田驱油，随后在采油厂开展CO₂驱油试验，以应对陕北地区缺水现状。此后，延长石油投入大量人力、物力、财力，步入了CCUS可行性研究、先导试验区、示范性工程和规模化应用的探索攻关之路。

　　10多年间，延长石油围绕低成本CO₂捕集、驱油提高采收率等课题，联合高校及科研机构进行技术攻关和工程实践，建成国内首个集煤化工CO₂捕集和低渗致密油藏CO₂驱油、压裂、封存于一体的全流程CCUS示范项目。其中，“十二五”期间在延长榆林煤化公司建成了5万吨/年CO₂捕集装置。去年6月，该公司30万吨/年CO₂捕集装置建成投运，CO₂捕集成本降低至105元/吨。CO₂驱油方面，“十二五”期间，延长石油在靖边、吴起建成5万吨/年先导试验区；2021年8月又在安塞、吴起建成投运10万吨/年CO₂驱油与封存示范工程，全油田的CO₂驱油与封存能力合计达到15万吨/年。

　　2015年6月，延长石油全流程一体化CCUS项目获得发展中国家首个全球碳封存领导人论坛(CSLF)国际认证。同年9月，CCUS项目被列入《中美元首气候变化联合声明》。

　　2017年，延长石油联合中国石油大学(北京)等合作成立陕西省CO₂封存与提高采收率重点实验室。通过该平台产学研联合攻关，完成了一批CO₂封存与提高采收率理论新认识和技术成果。

　　十年磨一剑。经过理论研究与技术攻关，延长石油创新形成了低渗致密油藏CO₂非混相驱油、CO₂强化增产作用压裂机制两项理论，以及煤化工低成本CO₂捕集、CO₂封存和安全监测等4项核心技术，将CO₂捕集—CO₂驱油、压裂—CO₂封存—碳减排融为一体，形成了CO₂捕集到油藏CO₂驱油、压裂、封存的一体化CCUS完整产业链。

　　2022年5月，该技术成果通过中国石油和化学工业联合会鉴定。院士专家认为整体达到国际先进水平，其中低渗致密砂岩油藏CO₂非混相驱油、CO₂混合压裂等多项技术达到国际领先。

　　效果：千万吨油田实现稳产

　　群山环抱中的延安市安塞区化子坪镇，延长油田公司杏子川采油厂坐落于此。远远望去，一个巨型储罐像耀眼的明珠镶嵌在青山之巅。这里，就是延长石油10万吨/年CO₂驱油与封存示范工程化子坪示范区。

　　据了解，10万吨/年CO₂驱油与封存示范工程，由安塞化子坪示范区(CO₂非混相驱油)和吴起白豹示范区(CO₂混相驱油)两部分组成。其中，承担8.8万吨/年CO₂注入与封存任务的化子坪区为示范工程主体，包括CO₂注气站、500立方米球罐以及CO₂驱油封存安全监测装置等，21口CO₂注入井对应采油井89口。槽罐车从150千米外的榆林煤化公司运来的液态CO₂先卸进球罐，再经注气泵加压后注入地下油层。

　　“自2021年8月示范工程投运以来，通过持续不断注入CO₂，原油单井产量提高50%以上，采收率较注水驱油提高8个百分点，可节约水资源60%以上。”梁全胜对记者说，超临界状态的CO₂既有气态的黏度，又有液态的密度，有利于将藏在岩层缝隙的原油“驱赶”出来，不仅可采出更多地下原油，还可以埋存CO₂和节水，助推百年油田实现千万吨以上绿色低碳稳产。

　　同时，注气现场还设置了22个微地震监测点，以及多套土壤、大气、地下水、地表水和形变等方面的专业监测设备，对CO₂驱油环境安全性进行三位一体监测。

　　目前，化子坪油区26万吨/年CCUS注入工程正在加紧建设，预计今年年底建成后，延长石油CCUS示范区CO₂注入规模将达到41万吨/年。

　　站在“双碳”的时代风口，延长石油规划了500万吨/年CCUS项目，计划分3期实施。届时，延长石油现有能源化工企业产生的高浓度CO₂绝大部分将实现资源化利用。