打开技术“大门”——

“磨刀石”里采石油

不止一次，张传宝恨不得钻到3000米深的地下油层中一探究竟，“到底怎么把油从‘磨刀石’里挤出来？”

“地下的石油并非像河流一样自由流动，有些低渗透油藏储存在地下几千米深的岩石缝隙中，开采难度大。唤醒这块‘沉睡’的地下宝藏，对我国能源安全具有重要意义。”几十年来，张传宝一直在试图“啃下”油田开发的一块“硬骨头”——低渗透油藏。

要想把石油采出，往往要靠水来驱动，可低渗透油藏的储层岩石像磨刀石一样致密、坚硬。一些情形下，水注不进去，油采不出来。

水注不进去，无孔不入的气行不行？科研工作者盯上了二氧化碳。“超临界二氧化碳有独特的性能，密度像液态，黏度像气体，分子结构小、黏度小，更容易进入低渗岩石的孔隙中。如果能让它与原油混相为一种液体，增加原油流动性，就能让原本躲藏在孔隙中的原油‘现身’，提高原油产量。”张传宝说。

当时，国内CCUS技术尚属科研“无人区”。1996年开始，科研工作者花了3年时间，自行设计物理模拟装置，通过一次次物理评价和试验，找到了影响二氧化碳与原油混相的三大因素——压力、温度、原油物性，为后期理论研究奠定了基础。

理论证明了二氧化碳驱油行之有效，但实践起来并不顺利。2008年，油田科研工作者在胜利油田高89—1区块进行试验。“在地下，油藏压力达到一定值，二氧化碳处于超临界状态，有较大溶解能力，原油溶入二氧化碳，混相为一种液体。可实际操作时，压力达不到合适值，导致气和油‘各行其道’、难以互溶。”张传宝说。

到底多大压力，才能让原油和二氧化碳在地下互溶？2013年，油田科研工作者移师胜利油田樊142区块，开展了长达1800多天的试验，压力值从17兆帕一点点往上提……终于，当压力值升到40兆帕时，石油从井口喷薄而出。

破解混相压力值这个关键难题后，二氧化碳与孔隙中的原油成功互溶，原油充分流动起来，区块内石油产量大大提升。由此，“二氧化碳高压混相驱”技术形成，并取得矿场应用突破，成功打开了CCUS技术“大门”。

打通应用堵点——

实现二氧化碳全密闭高效注入

试验数据显示，二氧化碳驱油效率比常规水驱高40%，可提高石油采收率7至20个百分点。但从先导试验走向规模化应用，并不容易。

“到底怎么把二氧化碳安全高效注入地下？”在胜利油田CCUS项目部建设保障部高级主管赵铁军看来，这是阻碍应用的难点。在原有的注入模式下，随着压力和温度的变化，液化的二氧化碳中有20%—30%会变成气态，悄悄“溜走”，降低了封存效率。

能否研发一套设备，避免二氧化碳“溜走”？翻文献、询专家、蹲现场……赵铁军与团队反复修改设计方案，一次次建模、桌演、优化，攻克二氧化碳全密闭高效注入技术难关。

在正理庄油田生产区，有一台具有完全自主知识产权的模块化、自动化、标准化二氧化碳全密闭高效注入装置，装置旁布设着几条白色管路，上面标记着“回流”“压力”等。

“通过增设回流遇冷管路和高压气液分离装置，让‘溜走’的二氧化碳进入装置，液化后可再次注入，实现了二氧化碳全密闭高效注入。”胜利油田CCUS项目部经理于法珍介绍。

二氧化碳实现高效注入，除了密闭，计量也是关键，向井下注二氧化碳时，得精准把控注入量。2018年，赵铁军曾到多个油田调研，发现CCUS技术推广应用时，质量计量技术迟迟难以突破，若是从国外购置高压精确流量计，支出不菲。

怎么给二氧化碳注入装备安上“眼睛”？有一天，赵铁军给侄子辅导物理作业，正好讲到了质量与密度的计算方法。“能不能用密度和体积换算，得出二氧化碳的质量？”赵铁军灵光一现。

半年时间里，赵铁军与团队现场测取了上万组数据，采集不同压力下的二氧化碳密度，创新制作出最高压力为40兆帕的密度图版，再将二氧化碳集成到体积流量计中，从而精确计算出二氧化碳的质量。

规模化应用中，难题被一道道攻克：针对不同的气窜通道，研发形成相应的封堵技术；实施采出气液全程密闭集输与处理工艺，将采出液中的二氧化碳回收，进行二次驱油与封存……封存率一次能到60%—70%，通过多次捕集、再注入，地下油藏就能成为完全封存二氧化碳的“保险箱”。

这些丰富的工程实践经验，为CCUS项目建设提供技术标准。2022年，中国石化“齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目”正式注气运行，标志着我国CCUS产业开始进入技术示范中后段——成熟的商业化运营。

补强产业链条——

建二氧化碳专属“地铁”

“工程覆盖低渗透油藏储量2500多万吨，按照计划，未来15年要向油田注入二氧化碳1000万吨。”胜利油田机械设备高级专家丛岩说。

上千万吨的二氧化碳从哪来？“在齐鲁石化第二化肥厂，煤气化装置排放的二氧化碳尾气属于优质的二氧化碳资源，性能稳定，纯度高达90%。”丛岩介绍，齐鲁石化通过液化提纯技术，回收煤气化装置尾气中的二氧化碳，更加节能。

接着，二氧化碳要经历“长途跋涉”，输送至百公里外的正理庄油田生产区。怎样确保远距离运输全程安全高效？

“起初用罐车，不环保，效率也低。”丛岩说，于是，他们想到为二氧化碳建一条专属“地铁”——二氧化碳运输管道。

“理论上讲，要实现二氧化碳在管道内液态输送有两种方式，一种是常压低温液化，但容易带来土壤冻胀、环境损害等问题；另一种常温高压液化，前提是要确保管道内压力始终高于液化压力，这就需要一台增压设备。”丛岩说，在此前，成熟的二氧化碳增压装置技术一直是短板，装置主要依赖进口。

在齐鲁石化第二化肥厂厂区，距离储罐不远的输送管道首站，一台正在运转的大排量增压泵轰轰作响。“这是具有自主知识产权的国内首台二氧化碳增压泵。”丛岩介绍，“增压泵设计压力高达12兆帕，相当于指甲盖大小的面积承受了120公斤的重量，确保了二氧化碳在长距离的管道内始终保持常温液化状态。”

2023年7月11日，我国首条百万吨、百公里高压常温密相二氧化碳输送管道正式投运，管道全长109千米，设计最大输量可达170万吨/年，标志着我国首次实现二氧化碳长距离密相管输，对推动我国CCUS全产业链规模化发展具有重要意义。“这条专属‘地铁’每年可减少4万辆罐车行驶损耗，节省车用天然气约200万立方米。”丛岩介绍。

今年6月，正理庄油田生产区已累计注入二氧化碳90万吨，有21口油井实现自喷，日产原油从220吨提升至415吨。

耳畔是轰鸣的机器声，眼前是一座座矗立的钻塔。“一头连着绿色低碳，一头连着能源安全，CCUS技术大有可为。”正理庄采油管理区党支部书记焦俊杰说。

记者｜李蕊

来源｜人民日报

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