中国石油CCUS技术进展及展望

中国石油安全环保技术研究院2024年6月二、中国石油CCUS的主要进展一、CCUS的重要性及发展现状口实现碳达峰碳中和是党中央作出的重大战略决策>实现碳达峰、碳中和，是党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策，是着力解决资源环境约束突出问题、深入推动高质量发展的内在要求与必然选择。>推进“双碳”工作，是顺应技术进步趋势、推动经济结构转型升级、满足人民群众日益增长的优美生态环境需求、促进人与自然和谐共生的迫切需要。党的二十大报告指出，积极稳妥推进碳达峰碳中和，立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动。一、CCUS的重要性及发展现状口CCUS是全球实现碳中和目标不可或缺的碳减排技术CCUS是国际公认的三大减碳途径之一，在碳中和进程中具有不可替代的重要作用。据国际能源署(IEA)预测，全球利用CCUS减碳将在2030年、2035年、2050年分别达16亿吨、40亿吨和76亿吨，分别占2020年全球碳排放总量的4.7%、11.8%和22.4%。碾减量方式减碳263亿吨●发电总量近90%是可再生能源●发电总量70%来自光伏和风能●趄90%重工业为低排放生产●超过85%建筑物零碳排放●520兆吨低碳制氢cCS/CCUS减碳76亿吨●每亩林地可产生碳汇量约为1吨/年●难以减排行业深度脱碳方案0一、CCUS的重要性及发展现状口CCUS是我国化石能源刚需背景下实现碳中和的兜底技术基于“富煤、缺油、少气”的资源禀赋特征，化石能源仍将是未来我国多能融合现代能源体系的重要组成部分。预计到2050年，化石能源占中国能源消费比例的10%-15%。>CCS/CCUS是化石能源实现零排放利用的唯一选择，是化石能源在刚需背景下实现碳达峰碳中和的兜底技术，在碳达峰碳中和进程中具有不可替代的重要作用。■■具地可两生期风■氢幅■天路气■石油■2010202020302040205020102020203020402050一、CCUS的重要性及发展现状口CCUS概念提出北美自20世纪60年代起开展CO₂驱油提高石油采收率的研究，并于1972年在得克萨斯州开展>1976年，意大利学者Marchetti提出了CO₂捕集、运输与封存(CCS)的概念。>2006年，香山科学会议上，中国石油专家首次提出了中国发展CCUS/CCS产业倡议，开启了一、CCUS的重要性及发展现状国内示范项目国家国内示范项目国家1美国驱油2美国驱油3美国7驱油4153驱油67美国驱油8AirProductsSteam美国1驱油9美国1驱油美国驱油巴西1驱油1发电呕油驱油1阿联酋驱油美国发电枢油示范项目CO2去向1EOR项目234集示范项目 5煤制油6 7厂捕集项目 89EOR项目捕集项目 一、CCUS的重要性及发展现状口CCUS产业发展呈现多元化、网络化、集群化>全球目前已发展形成以CO₂-EOR为基础，地质封存为核心的多类型CCS/CCUS项目，涉及天然气处理、燃煤发电、化工、钢铁等多个行业。>为深入推动CO₂减排，促进规模碳捕集项目发展，开发从多个排放源捕集CO₂的CCS/CCUS网络或集群已成为新趋势，共享CO₂液化、运输和封存设施降低CCS/CCUS产业链风险，使规模经济惠及更多项目。(百万吨/年)里油7美国CenturyPlant5美国GREATPLAINS与加拿大WEYBURN厂3电厂、炼油多种指集方式结合AirProductsSteam复膏压级时1020102097一、CCUS的重要性及发展现状C302产量(万吨)C302产量(万吨)一、CCUS的重要性及发展现状口我国CCUS关键技术体系亟待完善，技术先进性亟需提升>与国外相比，国内CO₂捕集能力相差一个数量级，管道输送能力和埋存规模差两个数量级，综合成本也存在明显差别。>国外集群化发展具有基础设施共享、项目系统性强、技术代际关联度高、能量资源交互利用、工业示范与商业应用衔接紧密等优势，国内规模化区域化工程经验不足，生产管理水平也有待提高。发展趋势■最大项目CO₂捕集能力700万吨■平均井口气价250元/吨■CO₂捕集能力10~60万吨■井口价400~800元/吨CO₂捕集能力相差一个数量级■低浓度CO₂低成本捕集技术■已建6000千米CO₂输送管道■年输送CO₂5800万吨■车载运输为主，吉林53千米CO₂管道■年输送CO₂规模50万吨(车载+管道)■CO₂管道长度相差两个数量级■CO₂输送能力相差两个数量级驱油■矿场应用60余年，最大项目地质储量达到亿吨级■形成陆相砂岩油藏CO₂坚油理论■砂砾岩/动态裂缝油藏处于试验阶段■形成砂岩油藏不规则WAG调控技术■矿场试验规模相差两个数量级■技术应用较美国晚半个世纪■公司CO₂驱油藏对象偏少■关键配套技术成熟度较低■大PVCO₂驱技术■最大项目累计埋存CO₂达亿吨CO₂智能化监测技术广泛应用■实时监测CO₂动态分布■最大项目累计埋存CO₂30万吨■形成CO₂油藏监测、地表泄滑监测方法■初步在邪尔多斯盆地开展埋存监测评价■CO₂埋存规棋相差两个数量级以上缺乏CO₂长期埋存监测评价技术需建立CO₂地质埋存安全评价体系一、CCUS的重要性及发展现状三、下一步计划二、中国石油CCUS进展口集团高度重视，系统布局，加速推进CCS/CCUS全产业链发展中国石油高度重视能源绿色低碳转型，把绿色低碳纳入公司五大发展战略之一，发布绿色低碳发展行动计划，确定了“清洁替代、战略接替、绿色转型”三步走总战略，部署了CCUS产业链建设等十大工程。对谁来说都是一个极大的考验开局之年仿央企2021年2月17日，戴厚良董事长接受央视专访时表示：中石油把绿色低碳纳入了五大发展战略之一。"十四五"末，化石能源和低碳、零碳能源的发展格局初步形成，2050年左右基本达到近零排放目标二、中国石油CCUS进展口经历三阶段跨越发展经历探索、攻关试验及工业示范三个阶段的发展，几代石油人以十年磨一剑的韧性和拼劲接续推进关键技术攻关，助推中国石油CCUS-EOR技术不断取得新突破，实现从跟跑到并跑再到领跑的跨越。口探索阶段(1965—2006)口探索阶段(1965—2006)1965年大庆油田碳酸水试注实验拉开口攻关试验阶段(2007—2021)持续开展973、863重大项目攻关，建成多个全流程试验项目口工业示范阶段(2022—)发布《绿色低碳发展行动计划3.0》白夕人工E时红`早规2022年，中国石油CO₂年注入量达到111万吨，累计注入量达到563万吨攻关试验阶段2007-2021年大庆油田床阳水注入cO₂驱油序路1999吉林油田开属CO₂区油先导试检cCUS/CCS倡议(西山科学会议)启动国家973计划项目《温室气2007体排高石油采收率的资源化利用及地下埋存》中国石油承担国家科技重大专项《大型油气田及犀层气开发》下设项目及示范工程承担国家863计圳项目《CO₂驱油提高石油采收率与封存关键技术研究》设立中国石油重大专项《吉林油田CO,驱油与埋存关眼技术研究》宁夏石化建成15万吧/年烟气CO₂捕集装置吉林油田E成10万吨级ccUS-EOR全流程示范工程所■HUB虚为OGCl全球首批5个CCus产业促进中心之一设立中国石油重大科技专项2021《二氧化碳规桶化罐集、驱油与埋存全产业避关键技术研究及示范》成立中国石油二氧化碳捕乐.利用与封存重点实验室和医中和技术研发中心部署"四大工程示范"和"六个先导试验"CCUS工程提高油气采收率全国重点实验室获批肆设启动建设松辽盆地300万发布《中国石油绿色低破发展行动计划3.0》,确长庆油田开启哪尔多斯监产业基地建设新征程03工业示范阶段2022年及以后二、中国石油CCUS进展中国石油口中国石油持续保持CO₂年/累计注入规模国内领先水呕CO₂混相驱年递减6.0%3.0年递减20.8%水呕CO₂混相驱年递减6.0%3.0年递减20.8%>截止到2023年，中国石油CO₂年注入量超过150万吨，累计注入量超过700万吨，规模持二、中国石油CCUS进展口部署实施百亿方CCUS工程，提供亿吨级碳埋存能力口部署大庆、吉林、长庆、新疆等“四大工程示范”,辽河、冀东、大港、华北、吐哈、南方等“六个先导试验”。口到2050年，利用公司内部碳源，形成1亿吨的碳埋存能力与引领CCUS产业发展的能力。做利用与理存做利用与理存油枯调气高深部同水层化工和用生物利用抽矿地开采眼利用与增存化工利用生物利用轴广地浸开采假生物利用利用与埋存化工利用废酒电力(煤电助(燃摆)跟化工石油炼化电力(燃端)焊化工暖酒,电(然堆)5由化工利用生修利用地贴开采深掣成水层化工利用生物利用怡调气鼠驱油(两上化工利用生物利用深晋减水层(海上伯矿地浸开采(陆地)二、中国石油CCUS进展口2021年成立中国石油碳中和技术研发中心气候责任风险与绿色低碳影响力研究中国石油天然气集团有限公司关于批准成立中国石油天然气集团有限公司中国石油天然气集团有限公司关于批准成立中国石油天然气集团有限公司碳中和技术研发中心的通知路径策略研究路径策略研究碳足迹技术研究节能减排技术研究碳循环技术研究碳中和技术研发中心碳中和技术研发中心碳排放检测技术碳排放智能监管技术甲烷/VOCs协同控制技术污染物低碳协同处理技术油气田生产系统节能提效关键技术油田钻采设备节能提效关键技术高效碳捕集技术科技管理部废弃物及CO₂地质体封存技术科技管理部CCS-EOR技术二、中国石油CCUS进展>2023年3月17-18日，第七届碳捕集利用与封>大事记由中石油安全环保院碳中和中心牵头并联合勘探院等单位共同编制，首次确立中国石油探索、攻关试验及工业示范等三阶段的CCUS发展历程，总结了中国石油CCUS方面的标志性成果。序号数量预算，万元时间112131415161718191111111二、中国石油CCUS进展口安环院课题组在碳捕集吸收剂等方面开展近20年的系统研究从2005年起，围绕碳捕集新吸收剂、两相吸收法、溶剂降解回收及捕集新工艺，课题组承担/参与包括壳牌、美国能源部、国家自然基金、国家重点研发计划、国家能源集团及中国石油等各类碳捕集项目12项，累计经费超1.3亿元(含刚立的捕集及封存课题超过2.3亿)。目前阶段商业化(10-100万t/a)中试小试项目名称熔爆电厂二氧化眼捕黑过程强化研究返烟电厂烟道气中二氧化砾随里过程的断工Z项目名称熔爆电厂二氧化眼捕黑过程强化研究返烟电厂烟道气中二氧化砾随里过程的断工Z温室气体湘集与利用关钳技术研究嬉螺电厂CO₂插堡关键同国研究CO₂脯集技术示范CO₂铺集高性能吸收剂/吸阳材料及技术新型CO₂随集核术的实验室验证与开发高败贫水咽收剂开发与果出水回注协月CO,时有技术二氧化眼捕集用新型图冻咽附技术开发回建锦界电厂15万吨/年碳铺集装置窗蚀性检测国家能游集团2021-2021中国石油2022-2024回家能师里团2022-2023光牌2005-2009便国能源部2009-2011中国石油2011-2014回家白然基全2012-2015国家里点研发计划1234567项目东画项目执行刚经费，万元9二、中国石油CCUS进展口安环院新溶剂万吨级捕集能耗评价相比30%单乙醇胺(MEA)吸收剂,COSE-1吸收剂能耗降低41%,液气比降低43%,证实同等捕集规模下COSE-1在较低吸收剂循环量下能耗比现有吸收剂明显降低。这是国内首次采用第三代吸收剂进行的万两种吸收剂能耗与液气比比较二、中国石油CCUS进展口CO₂吸附剂的制备采用化学接枝法合成固态胺吸附材料1种，400ppmCO₂浓度下吸附量达0.6mmol/g,CO₂浓度10%时的饱和吸附量超过2mmol/g,有望同时用于直接空气和烟气CO₂捕集。二、中国石油CCUS进展口CO₂封存潜力评价方法开发以碳收集领导人论坛(CSLF)有关埋存潜力分级及计算公式为基础，综合考虑CO₂在咸水层封存的动态变化及主要形式，提出了适合我国CO₂咸水层封存潜力评价方法一容量系数法。>理论埋存量计算：+Cws×(Ahφ有效埋存量计算：二、中国石油CCUS进展口CO₂封存潜力评价方法应用评价对中国石油5大油田的137个油藏的存潜力评价，有效CO₂封存潜力约20亿吨，可提高采收率8-15%,编制了基于GIS的分布图件。某油田11.1亿吨1.1亿吨((■-oM(西81(唱某油田1埋存量分布图Pmpa四1码!二、中国石油CCUS进展口安环院近期主要研究重点>新型碳捕集吸收剂及运行控制技术>新吸收剂十万吨级放大及商业化>新型碳捕集吸附剂>碳捕集与转化一体化技术咸水层封存关键技术一、CCUS的重要性及发展现状二、中国石油CCUS的主要进展三、几点展望口CCUS必将迎来规模化大发展>我国CO驱油埋藏潜力约为51亿吨，为碳减排提供早期低成本机会；而地质封存潜力约为1.21-4.13万亿吨，是实现CO₂深度减排的重要途径。预计到2050年每年CCS/CCUS实现的减排量约为10亿吨。以低浓度捕集、化工与生物利用为主的CCUS技术卡点将是未来主要的研究方向。(元/吨)圃车运输管N话输封在或本(元/吨)三、几点展望口低浓度捕集低能耗低成本化迫在眉睫经过三代吸收剂功能基团设计方面的持续攻关，吸收容量有所增加，捕集能耗显著降低。第三代吸收剂中的贫水/非水吸收剂文献报道最高容量达到4.0mol/L左右，但粘度较高、挥发腐蚀降解严重，粘度更低、稳定性更好的高容量低能耗/低成本吸收剂仍是行业研究热点。三级胺MDEA、空间位阻胺AMP氨水、氨基酸盐吸收容量：再生能耗：混合胺：MEA+MDEA吸收容量：2.4~3.2mol/L再生能耗2.8-3.5GJ/t新型吸收剂：>离子液体吸收容量：2.5~4.0mol/L再生能