典型的CCUS項目

HUMIN9000 2015-02-07

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典型的CCUS項目

挪威：Sleipner二氧化碳注入項目
    Sleipner油田位于北海，距挪威的斯塔萬格市西部約250公里。它由挪威最大的石油公司Statoil經(jīng)營。Sleipner油田生產(chǎn)來自Heimdal砂巖的天然氣和冷凝物（輕油），該砂巖位于海平面下約2,500米處。
    天然氣是一種混合氣體，它通常至少含90%的甲烷，外加其他碳氫化合物，如乙烷和丙烷。通常還包括一些其他氣體，如氮氣、氧氣和二氧化碳；硫化物；以及水。含有這些少量雜質(zhì)的天然氣仍可作為燃料，但是雜質(zhì)含量高的天然氣則無法高效而安全地燃燒。
    Sleipner出產(chǎn)的天然氣通常含有較多的二氧化碳（約為9%），但是客戶從Statoil購買的天然氣時要求二氧化碳含量應(yīng)低于2.5%。為此，已建造了一個特殊 Sleipner-T，支持一座高20米、重8,000噸的處理設(shè)備，該設(shè)備可將CO₂從天然氣中分離。Sleipner-T廠每年制造的CO₂約為100萬噸。
    為限制各石油公司的碳排放量，挪威政府對石油公司排放到大氣中的每噸CO₂征收約 50美元的碳排放稅。為避免支付此項稅費，并作為替代技術(shù)的試驗，自1996年（Sleipner 開始生產(chǎn)天然氣）起，所有提取的CO₂都被抽回并封存在地底深處。
    該方法并非讓二氧化碳原路返回，因為這樣會進一步污染天然氣。采取的辦法是將二氧化碳注入到一個200米厚、名為Utsira的砂巖層中，Utsira巖層位于北海海底下方約800米處。Utsira巖層不含任何具有商業(yè)價值的石油或者天然氣；與大多數(shù)地下巖層一樣，它充滿了鹽水。Utsira巖層具有較高的孔隙率和滲透性，因此CO₂可迅速遷移到側(cè)面并向上穿過巖石層，將砂粒之間的水排開。
    據(jù)估計，需要大約6000億噸的CO₂才能將Utsira砂巖的所有孔隙填滿。按當前速度來計算，這相當于人類20年間CO₂生產(chǎn)量的總和。很可能在Sleipner作為碳氫化合物生產(chǎn)場所的作用喪失后多年，還會繼續(xù)在這座油田實施CO₂封存。全球有很多Utsira巖層這樣的深鹽水層，這些巖層可用于減緩向大氣中CO₂和其他溫室氣體的速度，甚至逆轉(zhuǎn)這一趨勢。
    Sleipner項目是第一個在深鹽水層中存儲CO₂的商業(yè)范例，因此全球有很多機構(gòu)和個人都對它所取得的成功表現(xiàn)出濃厚的興趣?？茖W(xué)家們尤其想知道CO₂如何在蓄水層中移動以及是否存在二氧化碳溢出、重返地表的風險。

加拿大：Weyburn
    Weyburn油田位于薩斯喀徹溫（Saskatchewan）省里賈納（Regina）市東南130公里處，由加拿大最大的石油公司EnCana經(jīng)營。
    為鼓勵替代性燃料資源的開發(fā)，美國政府支持在北達科他州Beulah附近建設(shè)大平原合成燃料廠。該廠于1984投入商業(yè)運營，其目標是從煤中提煉CH4，每天產(chǎn)量為3,050噸合成天然氣，天然氣通過輸氣管道提供給客戶，同時還產(chǎn)生13,000噸廢氣，其中96%是CO₂。大平原合成染料廠的廢氣通過一條長達330公里的管道被送至Weyburn油田，在那里對其進行安全處理并用于生產(chǎn)更多的石油。管道中的氣體處于很高的壓強之下，高壓下的CO₂被注入到注入井中，促使原油流向正在采油的生產(chǎn)井。
    CO₂超臨界流體在高壓下被泵入儲集層中后，CO₂與石油混合，使得石油開始膨脹且粘性降低。膨脹力迫使石油從巖石的孔隙中流出來，使得石油可以更為順暢地流動。將水抽吸到注入井中，與CO₂交替使用，以將釋放出來的石油推向生產(chǎn)井。有些CO₂會返回到生產(chǎn)井處的地面。這些氣體會被回收、壓縮，然后重新隨管道中的氣體一起注入。

據(jù)預(yù)測，CO₂ EOR技術(shù)將使得油田可以多生產(chǎn)1億3000萬桶原油，將油田的商業(yè)壽命延長約25年。另據(jù)預(yù)測，約有2000萬噸CO₂將被注入并在此項目的生命期中永久存儲在 1,400米深的地下。此次在地下存儲二氧化碳，以期大幅度減少大氣中CO₂排放量的試驗引起了全世界的廣泛興趣。

Weyburn CO₂監(jiān)控和存儲項目得到了多家跨國能源公司、美國和加拿大政府以及歐盟的支持。人們擔心的一個主要問題仍然是CO₂是否能一直在地下封存。
Weyburn是一個不錯的試驗地點，因為自1955年以來，這里已完成徹底的地質(zhì)試驗并且還保存了試驗結(jié)果。包括從1,200處鉆孔取得了巖心樣本，還有延時地震勘測以及鉆孔測井數(shù)據(jù)。研究人員還采集了地下水樣本，以檢測鉆井中是否存在CO₂泄漏。迄今為止，還沒有檢測到任何泄漏，并且沒有任何氣體逸出到地表。加拿大政府認為將CO₂存儲到地下深處將有助于其實現(xiàn)自己在《1997京都議定書》中確立的目標，該目標要求在2008到2012年之間將溫室氣體排放量降低5%。在Weyburn，CO₂的來源是產(chǎn)自地下的煤，因此一個有效的辦法是讓它返回地下。

阿爾及利亞：In Salah二氧化碳地質(zhì)封存
In Salah Gas（ISG）的是一家合資公司，由英國石油公司（33％），阿爾及利亞國家石油公司（35％）和挪威國家石油公司（32％）合資而成。該項目有8個天然氣田，位于阿爾及利亞的撒哈拉盆地中部的阿赫奈特-提米蒙，這些油氣田包含有1~9％的CO₂氣體，大大高于0.3％的天然氣出口限制，因此需要脫碳設(shè)施降低二氧化碳濃度。除了脫碳設(shè)施，ISG不是將二氧化碳直接排入大氣，而是作出了進一步的全權(quán)投資，使生產(chǎn)的二氧化碳壓縮和重新注入地質(zhì)儲存，注入高達每年120萬噸。二氧化碳流重新注入天然氣生產(chǎn)區(qū)之一的含水層。這是世界上第一個二氧化碳儲存在正在開采的氣藏的項目。
二氧化碳的封存地點的選擇取決于地下儲存地點是否靠近In Salah天然氣處理設(shè)施的中心。該地址的儲層蓋層封閉的完整性表明該地址有足夠的存儲容量，預(yù)測的二氧化碳存儲量估計可以達到120億立方米。儲層具有中等到良好的物性，而且儲層的壓力低于6000psi（約合41.35MPa）。在設(shè)計階段，進行了幾次存儲的評估，并最終選擇了淺層的Krechba石炭系儲層作為最合適的解決方案。