中国首个百万吨级CCUS诞生记
【创新故事】
◎本报记者 王延斌
寒冬时节，黄河三角洲中心城市东营。中国石化胜利油田勘探开发研究院CCUS（即二氧化碳捕集、利用与封存）重点实验室里，该院总地质师曹小朋正在小心翼翼地分析着30多块小石头。
“这些不是普通的石头。”曹小朋向在场的科技日报记者介绍，“它们大有来头，都是从地下3000米、120℃的环境中提取出来的岩芯。”
利用这些岩芯，胜利油田的科研人员模拟地下环境，开展二氧化碳驱油封存实验。从基础研究到应用研究，再到工程实践，四代科研工作者接力奋斗55年，最终成就了中国首个百万吨级CCUS。
把碳封地下，把油驱出来
在“双碳”目标下，减少二氧化碳排放，是当务之急。而在胜利油田科研人员眼中，二氧化碳则是增产石油的宝贝。
开采油田的传统做法，是将水注入地下，将石油驱赶上来。但随着开发时间变长，地下的油越来越少，部分油藏含水升高，导致水驱油效率降低，采油成本也随之升高。
用二氧化碳替代水这个想法，早在20世纪便已酝酿。但当时“把碳封地下，把油驱出来”的想法落地太难，属于科研“无人区”。
1967年，在胜利油田勘探开发研究院（以下简称研究院），27岁的曹银盛凭着石油人的踏实、激情和韧劲，义无反顾地投入到二氧化碳驱油研究。他与同事们一砖一瓦地建起了气驱试验室，解决了影响二氧化碳驱油效率的原油物性、压力、温度三大因素等一批理论问题，成为该领域第一代“驱油人”，奠定了二氧化碳驱油研究的基础。
沿着“基础研究取得进展，带动应用研究创新，实现核心技术突破”的科研链条，一场接力赛在研究院持续展开。进入21世纪，以张传宝为代表的第二代“驱油人”接了棒。
张传宝团队利用二氧化碳进行近混相驱先导试验，虽然证明二氧化碳驱油行之有效，但效果并不理想——原因在于地下压力不足，导致二氧化碳未能液化。他们由此提出，将二氧化碳与原油混为一体，或许是提高驱油效果的关键。
但问题随之而来：多大压力才能让油和气在地下形成混相？
“接着焖！不到40兆帕坚决不开井！”
在胜利油田同类油藏的樊142区块，科研人员死死盯住一口注入井，从2013年干到2016年，从17兆帕干到40兆帕……
“开井！”“成了！”
当黑色的液体喷薄而出、洒向天空的那一刻，第二代“驱油人”喜极而泣。
打通技术堵点，练就“独门绝技”
当前，我国CCUS正处于工业化示范阶段，部分关键技术较国际先进水平仍有差距。“保障能源安全是国家交给的任务，瞄准核心技术进行攻关，是我们义不容辞的责任！”作为第三代“驱油人”，中国石化胜利油田注汽技术服务中心二氧化碳项目部副经理赵铁军有着满满的使命感。
2010年，赵铁军刚一毕业，便一头扎进正在进行二氧化碳先导试验的高89—1区块。
此时，二氧化碳驱油已经得到验证，但如何将二氧化碳安全高效地注入地下，是让人头疼的“拦路虎”。
要“打虎”过关，先得有装备。高压精确流量计就是二氧化碳注入装备的“眼睛”。有了它，才可能实现一泵对多井同时注入。赵铁军参照过国外计量技术路线，却一直无法突破超高压精确质量计量的瓶颈。
半年时间里，赵铁军和同事们在现场测取了上万组数据，经过上千次反复试验，团队最终把当时国际在用的最高达到25兆帕的二氧化碳密度图版，延伸到了40兆帕，再将密度图版集成到通用体积流量计中，实现了液态下二氧化碳的精确质量计量。
第三代“驱油人”在突破计量技术的基础上，又创新研发了低温高效密闭注入装备，形成了具有完全自主产权的关键技术体系，破解了二氧化碳注入零排放、分压分注、低温计量等一系列高挑战难题，打通了CCUS产业链的技术堵点，被外界称为“独门绝技”。
胜利油田现场实践数据显示，二氧化碳驱油效率比水驱提高40％，封存率一次可达60％—70％，最终达到100%。
既是出题者攻关者，也是应用者引领者
在打造原创技术策源地这条路上，胜利油田同时扮演着出题者、攻关者、应用者、引领者等多重角色，但扮演好每一个角色都很难。
解决了注入问题，新难题又来了：“防窜”。简单而言，就是如何让二氧化碳“老老实实”地待在地下。
从10分钟到30分钟再到60分钟，十年时间里，二氧化碳泡沫维持时间不断被刷新，一次封存率突破70%。随着“防窜”技术不断完善，胜利油田初步形成了低成本捕集技术、管道安全输送技术等CCUS全产业链六大技术系列。
2020年，“接力棒”传到了第四代“驱油人”郑文宽的手中。他和同事们正在攻克的难题是：重现流体在地下油藏的流动过程，制定更为科学的开发方案，采出更多石油。而胜利油田也正在加快拓展二氧化碳驱油与封存技术应用领域，逐步扩大驱油与封存规模。
目前，“齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目”已投入运行，该项目预计2025年可增油近300万吨，每年减排二氧化碳100万吨，相当于植树近900万棵。
从设想到实践，胜利油田的四代“驱油人”接力攻关，掌握了从二氧化碳捕集、混相驱到封存等关键理论技术，探索出了一条独具特色的CCUS之路。
“不论对环保界还是对能源界来说，这都是一件大事！”胜利石油管理局有限公司执行董事、党委书记，胜利油田分公司代表牛栓文说，“发展CCUS，就是要蹚出增油固碳产业化发展新路子，促进区域经济社会发展和黄河流域的生态保护，扛起生态文明绿色低碳发展的央企担当！”