59年接力攻关只为让二氧化碳“变”油——胜利油田CCUS关键技术装备研发纪实

　　截至4月底，中国石化胜利油田二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)项目再获突破：累计注入二氧化碳超过13亿立方米，且全部封存于地下；区块日产油量从220吨跃升至460吨，单位能耗与采油成本显著下降。目前，该项目已累计获得中美发明专利78件，牵头制定3项国家标准。不久前，在第51届日内瓦国际发明展上，该技术还获得了特别嘉许金奖的最高荣誉。从基础研究到应用研究，再到工程实践，胜利油田科研工作者接力奋斗59年，实现多个“从0到1”的突破，最终成就了中国首个百万吨级CCUS项目。

　　首创二氧化碳高压混相驱

　　1967年，27岁的胜利油田技术员曹银盛受命开始二氧化碳驱油的研究。面对国内外油藏差异和国外技术封锁，首批研究者并没有经验可以借鉴。胜利油田构造复杂，囊括了全球三分之二以上的油藏类型，勘探开发难度为世界公认。曹银盛和同事们在量的积累中寻找突破口，最终找到了影响二氧化碳驱油效率的三大因素：原油物性、压力、温度。之后，他们建立了气驱试验室，瞄准低渗透油藏，利用二氧化碳比原油分子小的特点进行驱油的室内理论研究。

　　“注水采油”是传统的石油生产方式。由于“水注不进去、油采不出来”，胜利油田10多亿吨低渗透油藏中，超90%的储量在地下沉睡。

　　2007年底，胜利油田高89-1区块成为第一块“试验田”，攻关二氧化碳驱油的接力棒也交到胜利油田高级专家张传宝及其团队手中。他们反复利用二氧化碳进行近混相驱先导试验之后发现，二氧化碳与原油混为一体是提高驱油效果的关键。

　　2013年，在同类油藏的樊142区块，科研人员集中精力盯住实验区7口井。在46个月时间里，张传宝团队把油藏压力从17兆帕逐步提高到40兆帕，最终二氧化碳和石油成功实现混相，对应的6口油井单井日产量从1吨提高到6吨。

　　由此，胜利油田在国内首创形成了“二氧化碳高压混相驱”核心技术并取得矿场应用突破。

　　破解“绕不开”的难题

　　二氧化碳能够驱油，但如何将之安全高效注入地下又成为“绕不过”的难题。

　　2010年，刚大学毕业的采油队技术员赵铁军一头扎进了正在进行二氧化碳先导试验的高89-1区块。8年后，他又开始关注注入设备的超高压精确质量计量。

　　高压精确流量计是二氧化碳注入装备的“眼睛”，赵铁军团队经过无数次的现场试验，将国际上最高25兆帕的二氧化碳密度图版延伸到40兆帕，并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。

　　在此基础上，他们又创新研发了低温高效密闭注入装备，一举破解了二氧化碳注入零排放、分压分注、低温计量等一系列“卡脖子”难题，打通了CCUS产业链的技术堵点，被称为胜利油田的“独门绝技”。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%。

　　2023年7月，国内首条百公里、百万吨级二氧化碳输送管道建成，成为二氧化碳的专用“地铁”。为实现二氧化碳在管道内安全稳定高效输送，胜利油田技术团队联合国内知名泵厂家自主研发出国内首台大排量增压泵。至此，我国第一条完整的二氧化碳捕集、输送、注入、封存的产业链在胜利油田延展，成为“中国至全球碳减排的关键实践”。

　　2023年，胜利油田百万吨级CCUS项目被国际碳封存领导人论坛(CSLF)认证为旗舰项目，标志着我国拥有了在全球实施CCUS的“通行证”。

　　形成六大技术体系

　　张传宝介绍：“既要最大限度封存二氧化碳，又要尽可能采出更多原油，防窜技术是个新难题。”二氧化碳在地下封存有三种方式：一是二氧化碳与油藏含水中的钙镁离子发生化学反应，实现矿化作用封存；二是二氧化碳把油水驱替走，占据原先油水的空间；三是在高压条件下，二氧化碳在油水中通过溶解作用进行封存。因此，二氧化碳的液态越稳定，其化学反应、混相和溶解效果越好，封存率和采收率就越高。

　　如何提高二氧化碳的泡沫维持时间成为他们重点攻关方向。10年持续攻关，从十分钟到半小时再到一个小时，纪录被不断刷新，一次封存率突破70%。

　　随着防窜技术的不断完善，胜利油田初步形成低成本捕集技术、管道安全输送技术、全密闭高效注入技术、高效驱油与封存技术等CCUS全产业链六大技术系列。胜利油田勘探开发研究院气驱试验室经理郑文宽说：“没有现成的图纸，我们就自己画；买不来核心设备，我们就自己设计。”

　　现在，郑文宽和同事们正在重点攻关重现流体在地下油藏的流动过程，从而制定更为科学的开发方案，推动二氧化碳驱油封存基础研究向更宏观拓展、向更微观深入。