二氧化碳

每一口呼吸都會產(chǎn)生的氣體

植物光合作用的物質(zhì)源泉

如今

它卻似乎成了“洪水猛獸”

工業(yè)文明以來的200多年里

人類大規(guī)模使用煤炭、石油和天然氣

過量排放溫室氣體

導(dǎo)致大氣中二氧化碳濃度越來越高

地球變得越來越熱

全球氣候變暖

南極半島和北冰洋的冰架垮塌、消融

是因為二氧化碳

極端氣候事件頻發(fā)

強降水、高溫?zé)崂?、干旱和海洋巨?/span>

也是因為二氧化碳

似乎一切禍起二氧化碳

多年來

為降低空氣中二氧化碳的濃度

科學(xué)家絞盡腦汁

想出千奇百怪的辦法

但不外乎兩類：

減少碳的排放量

增加碳的消耗量

但實際操作起來

減碳，卻沒那么簡單

過去相當長的時間里

人們將工作重心放在“降低碳排放”上

認為化石燃料是二氧化碳排放的元兇

必須用新能源替代化石能源

現(xiàn)實卻沒那么簡單

煤炭和石油

人類工業(yè)文明最為倚重的兩大能源

過去是，現(xiàn)在也是

作為工業(yè)的糧食和血液

石油、煤炭“統(tǒng)治”世界已有數(shù)個世紀

直到現(xiàn)在

煤炭全球年消費量超80億噸

支撐起全球一次能源消費的約27%

石油全球日均消費近1億桶

灌滿整個西湖還有富余

推進能源轉(zhuǎn)型任重道遠

要減緩全球氣候變暖問題

還需在二氧化碳身上另做文章

在緊迫的減碳目標下

人們越來越重視“碳吸收和利用”

以尋求碳排放和碳消耗的平衡

于是一個全球性概念——

“碳中和”橫空出世

采取措施讓吸收的碳抵消排放的碳

達到相對“零排放”

截至2021年年底

全球已有136個國家提出“碳中和”承諾

目前

世界上所有碳去除手段里面

最常見的一種就是植樹造林

通過光合作用

吸收化石能源產(chǎn)生的二氧化碳

然而

政府間氣候變化專門委員會預(yù)計

全球植樹造林

未來每年可多吸收36億噸的二氧化碳

僅相當于全球碳排放量的1/10

為將其余碳排放吸收掉

人類開始轉(zhuǎn)向“零碳”技術(shù)

針對發(fā)電、煉鋼等化石能源消耗大戶

捕獲其產(chǎn)生的二氧化碳

儲存起來或者加以利用

使其不能直接進入大氣循環(huán)

即二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)

理論上說

有了CCUS技術(shù)

化石能源也能成為“零碳”能源

國際能源署可持續(xù)發(fā)展情景的目標

是全球于2070年實現(xiàn)凈零排放

其中CCUS是重要技術(shù)手段

將貢獻全球累計減排量的15%

作為碳中和不可或缺的減排技術(shù)

從1972年第一個CCUS設(shè)施投運至今

CCUS已成為

各國在綠色技術(shù)領(lǐng)域競爭的重點

為了給捕獲的二氧化碳找個好去處

目前全球大多數(shù)CCUS是在陸上進行的

也就是將二氧化碳

封存在陸地地底深處

其中二氧化碳驅(qū)油和地質(zhì)封存

應(yīng)用最廣泛

二氧化碳驅(qū)油應(yīng)用于低滲透油藏開發(fā)

在驅(qū)油增產(chǎn)的同時可實現(xiàn)碳埋藏與封存

封存量相對小、時間短

陸上地質(zhì)封存

則是將捕獲的二氧化碳

注入地下800~3500米深度范圍內(nèi)的

地質(zhì)構(gòu)造內(nèi)

通過致密蓋層來抑制二氧化碳逃逸

通過束縛、溶解和礦化作用

實現(xiàn)永久封存二氧化碳

然而，陸地資源畢竟有限

隨著需求量的增大

近幾年

人們開始關(guān)注海洋碳封存的巨大潛力

中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布的

海域二氧化碳地質(zhì)封存潛力評價結(jié)果顯示

我國海域18個主要沉積盆地

地殼穩(wěn)定、沉積盆地分布廣、地層厚度大

二氧化碳地質(zhì)封存潛力達2.58萬億噸

足夠為數(shù)十年乃至數(shù)百年的排放

提供封存空間

作為陸地地質(zhì)結(jié)構(gòu)的延伸

二氧化碳地質(zhì)封存同樣適用于海底

海洋碳封存

甚至還有些陸地上不具備的優(yōu)勢

2021年8月28日

中國海油針對高含二氧化碳的恩平15-1油田

啟動了我國首個

海上二氧化碳封存示范工程項目

在開采原油的過程中

捕捉分離油田伴生的二氧化碳

回注到約800米深處的咸水層中封存

該項目將累計封存二氧化碳

超150萬噸

相當于植樹近1400萬棵

海底地質(zhì)碳封存聽起來

就是簡單的從陸上搬到海上

背后則是地質(zhì)油藏、鉆采、工程建設(shè)

等技術(shù)的完美結(jié)合

在茫茫海底篩選出適合碳封存的咸水層

需要扎實的海洋地質(zhì)數(shù)據(jù)

從深度、儲集性能、封閉性、

庫容量等多維度

評估咸水層注入封存二氧化碳的可行性

確定了適合碳封存的構(gòu)造后

難題才剛剛開始

由于各種限制因素

對于CO?回注通道的鉆井

工程師們無法照搬油井鉆完井技術(shù)

問題主要源于CO?的特殊性

① CO?是酸性氣體

會將井筒水泥環(huán)中低孔隙的纖維狀Ca(OH)?（氫氧化鈣）轉(zhuǎn)變成膠結(jié)能力弱和孔隙度高的CaCO?（碳酸鈣）

造成井筒腐蝕、埋存泄漏

② 海底碳封存選址埋深超600m

CO?將進入超臨界狀態(tài)

其對固井水泥石的腐蝕特性

我們尚缺乏足夠認識

③ CO?回注井埋深淺

地層承壓能力差、井壁穩(wěn)定性不足

為了防止地層漏失

無法直接采用國內(nèi)現(xiàn)有密度大的固井水泥漿

基于以上種種

中國海油自主研發(fā)低溫流變性穩(wěn)定鉆井液

低密度、耐超臨界CO?腐蝕的水泥漿

形成海上碳回注、封存的鉆完井技術(shù)體系

順利鉆出CO?回注的“專用通道”

海面之上

限制條件比陸地更加嚴苛

受制于海上操作空間、平臺承載能力

以及海洋高濕高鹽的環(huán)境

常規(guī)適用于陸上的碳捕集及回注封存裝置

同樣無法照搬到海上

根據(jù)現(xiàn)有工程實例

CO?回注多采用干氣回注方案

也就是對捕獲分離的CO?脫水干燥

最后壓縮CO?注入地層

所有這些用到的大型設(shè)備都需要集成到

空間極其有限的海上平臺

如是

中國海油采用海上平臺

特有的模塊化和成橇布置方式

研制了首套復(fù)合材料CO?分子篩脫水橇

中國海油還平衡壓縮機的級數(shù)與體積

研制出適用于海洋高濕高鹽環(huán)境的

首套超臨界大分子壓縮機

2022年6月15日

我國首個海上碳封存示范工程項目

完成全部設(shè)備的制造和安裝

總重約750噸的海上二氧化碳封存模塊

全部集成到恩平15-1中心平臺

2023年6月1日

在南海東部油田恩平15-1平臺

隨著二氧化碳回注井

“采油樹”主閥和翼閥依次打開

油田開發(fā)伴生的二氧化碳

被捕獲、分離、加壓至

氣液混合的超臨界狀態(tài)

回注至距平臺3公里遠、

約800米地下的“穹頂”式構(gòu)造中

實現(xiàn)長期穩(wěn)定封存

這是我國海上二氧化碳封存領(lǐng)域

從無到有的重要突破

為我國“雙碳”目標的實現(xiàn)探出新路

不過

這還不是終點

只是海底碳“寶庫”發(fā)揮作用的起點

比起電力、鋼鐵、水泥和交通運輸行業(yè)

排放的二氧化碳

油田開發(fā)伴生的二氧化碳不值一提

而這些主力碳排放源

無一例外集中在陸地上

在我國

南部及沿海地區(qū)是二氧化碳排放大戶

可這些地區(qū)陸域沉積盆地面積小、分布零散

陸上幾乎沒有適宜封存的場地

講到這里

你大概也會想到

能否把陸上產(chǎn)生的二氧化碳收集起來

再注入到海底呢？

沒錯

這恐怕就是海洋碳封存的終極奧義

捕集陸上排放的二氧化碳

通過罐車、管道、船舶等方式

輸送到海洋中加以利用或封存

也就是“岸碳入?！?/span>

如今

我國首個海上碳封存示范工程項目的成功

為岸碳入海奠定了技術(shù)支撐

以此為基礎(chǔ)

中國海油已在廣東惠州啟動

我國首個千萬噸級碳捕集與封存集群項目

未來將捕集大亞灣區(qū)各企業(yè)排放的二氧化碳

輸送到珠江口盆地海域進行封存

中科院地質(zhì)調(diào)查報告顯示

我國南海珠江口盆地

具備規(guī)?；挤獯娴牡刭|(zhì)條件

規(guī)模潛力超過3080億噸

可為整個粵港澳大灣區(qū)提供快速降碳的方案

當然

實現(xiàn)“雙碳”目標是一個系統(tǒng)性工程

不能單靠某一種技術(shù)或方法

迎接全球氣候挑戰(zhàn)

呵護好我們的地球家園

離不開節(jié)能減排、植樹造林、海陸碳封存

更離不開每一個人的努力