一、技术名称:二氧化碳的捕集驱油及封存技术
二、技术类别:储碳技术
三、所属领域及适用范围:石化、电力行业 CCUS
四、该技术应用现状及产业化情况
二氧化碳的捕集驱油及封存技术(CCUS)是直接减少二氧化碳的储碳技术,该技术 目前主要应用于燃煤电厂、油田等领域。胜利油田已建成国内首个工业化规模燃煤电厂 烟气CO2捕集、驱油与地下封存全流程示范工程,包括年处理 4 万吨烟气的CO2捕集装置,生产的CO2纯度大于 99.5%,并在特低渗透油藏上进行驱油,已累计增产原油 2.6 万吨,地下封存CO29.8 万吨。另外,吉林油田、中原油田、延长石油靖边油田等也已建设运营了示范项目。
五、技术内容
1. 技术原理
将燃煤电厂、煤化工等企业排放的烟气中低分压的CO2捕集纯化出来,并进行压缩、 干燥等处理后,通过管道或罐车等方式输送至CO2驱油封存区块;通过CO2注入系统将CO2 注入至地下,有效提高油田采收率的同时,实现CO2地下封存;通过采出气CO2捕集系统 将返回至地面的CO2回收,并再次注入至地下,实现较高的CO2封存率。
2. 关键技术
(1)低分压CO2捕集工艺优化技术;
(2)CO2驱油及封存耦合技术;
(3)CO2气窜井化学调堵技术;
(4)CO2驱注采输系统腐蚀控制技术;
(5)采出气中CO2的分离纯化技术;
(6)CO2封存环境监测及评价技术。
3. 工艺流程
二氧化碳捕集及驱油工艺流程图见图 1。
六、主要技术指标
1. CO2捕集能耗低于 2.7GJ/tCO2;
2. CO2动态封存率 50%以上;
3. 提高采收率 5%以上;
4. 注采输系统腐蚀速率<0.076mm/a;
5. 对于CO2驱油过程中地质封存能力的评价预测误差低于 10%;
6. 近地表在线监测系统CO2浓度测定范围为 0-5000ppm,检测精度≤±5%,重现性≤ ±5%,信号传输距离 10m;地下水中在线监测系统CO2浓度测定范围为 4-1800ppm,检测 精度≤±10%,重现性≤±10%,信号传输距离 30m。
七、技术鉴定情况
“大规模燃煤电厂烟气二氧化碳捕集驱油封存(CCUS)技术及应用”已通过中国石 油化工股份有限公司科学技术成果鉴定;“燃煤电厂烟气CO2捕集纯化技术研发及应用” 通过山东省科技成果鉴定。其中,陕西延长石油集团与西北大学在靖边油田开展的CCUS 技术为国家 863 计划《二氧化碳地质封存关键技术》课题。目前该技术已获得相关发明 专利 4 项,实用新型专利 7 项。
八、典型用户及投资效益
典型用户:胜利油田、陕西延长石油集团公司等。
典型案例 1
案例名称:胜利油田 4 万吨/年燃煤电厂烟气CO2捕集、驱油及封存项目
建设规模:捕集利用 4 万吨CO2/年。建设条件:具有排放量大、稳定且长期的CO2排 放源,且周边(200km)有丰富的适合CO2驱油的油藏资源。主要建设内容:在胜利发电 厂建设 4 万吨/年燃煤烟气CO2捕集纯化装置;在胜利高 89-1 区块建设配套的CO2注入系 统、CO2驱采出系统、CO2驱采出液地面集输处理系统。主要设备为CO2捕集部分为碱洗塔、 吸收塔、解吸塔、各类换热器等;CO2输送部分为CO2压缩机、CO2干燥装置、CO2液化装置 和CO2运输车等;CO2驱油钻采部分为注入井和采油井;CO2驱油地面部分为CO2储罐、注入 泵、采出气CO2回收装置和压缩机等。项目建设期为 1 年。项目总投资 19800 万元,其 中捕集部分及输送部分 3500 万元,驱油封存区块钻采费用 15000 万元,地面集输费用 1300 万元。项目年减排量约 1 万tCO2,年经济效益为 2609 万元,投资回收期约 8 年。 减排成本为 200~300 元/tCO2。
典型案例 2
案例名称:陕西延长石油集团公司靖边采油厂乔家洼油区 CCS-EOR 项目 建设规模:5 万tCO2/年地质封存量。建设条件:具有CO2源,或者建设CO2捕集装置; 建设运输CO2的管线或者车队;购置注入CO2的地面站与井场CO2回收装置;具有监测CO2地 质封存安全性的资金。主要技改内容: 榆林化工厂 5 万吨CO2捕集装置;运输设备,包 括卡车车队的维护费用;靖边采油厂乔家洼油区CO2地面注入站、防腐管材、CO2地质封 存安全性监测。主要设备为电力企业、化工企业、水泥厂等CO2捕集装置。监测设备包 括地面环境监测设备、井中测井设备、地震采集设备及分析软件与技术。项目投资额 7016 万元,建设期 3 年。年减排量约 1 万tCO2,投资回收期约 7 年。减排成本为 200~ 300 元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力 CCUS技术的经济效益相对比CCS技术好,但由于技术初始投资高,投资回收期较长 的因素,在我国广泛推广具有一定难度。预计未来 5 年,在石油、电力等行业的推广比 例可达 1%,形成的年二氧化碳减排能力约为 20 万tCO2。