遠(yuǎn)不止于此。例如,沙子堵塞了地下的注氣井,損害了壓力管理系統(tǒng)。雪佛龍澳大利亞公司運(yùn)營(yíng)總監(jiān)Kory Judd說:“我們還有很多路要走,才能實(shí)現(xiàn)我們?cè)O(shè)計(jì)的注入系統(tǒng)的承諾?!?/div>
長(zhǎng)慶油田勘探開發(fā)研究院提高采收率研究所副所長(zhǎng)范偉直言,相較于一些兄弟企業(yè),長(zhǎng)慶油田開展CCUS較晚,很多技術(shù)上的“雷點(diǎn)”已經(jīng)被蹚過了。
吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),前期做了充足的準(zhǔn)備,長(zhǎng)慶油田在CCUS先導(dǎo)試驗(yàn)中避免了很多問題,實(shí)施過程較為順利。但隨著CO2的持續(xù)注入,其依然爆出了一些“雷點(diǎn)”,比如管道腐蝕。
長(zhǎng)慶油田CCUS的注采系統(tǒng)利用的是過去建的水驅(qū)系統(tǒng)。利用之前進(jìn)行過詳細(xì)排查,對(duì)井筒完整性做過評(píng)估,對(duì)注采系統(tǒng)管線進(jìn)行過防腐處理……預(yù)防了所有能預(yù)見的問題,但注氣兩年后,個(gè)別井還是出現(xiàn)了腐蝕問題。
隨著我國(guó)CO2驅(qū)油的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,應(yīng)用對(duì)象已從低滲透油藏拓展到特高含水油藏、復(fù)雜斷塊油藏等。長(zhǎng)期有效安全CO2封存場(chǎng)地選擇難度大、CO2安全監(jiān)測(cè)技術(shù)不成熟等方面的挑戰(zhàn)日益凸顯。
為解決管道腐蝕問題,長(zhǎng)慶油田需要投入治理費(fèi)用。新區(qū)CCUS建設(shè)注入、產(chǎn)出系統(tǒng)使用防腐管材,次的也要用內(nèi)防腐涂層管材。其比普通管材的價(jià)格高幾十倍,導(dǎo)致項(xiàng)目成本陡升。
“目前長(zhǎng)慶油田的注入規(guī)模比較小,但隨著規(guī)模的擴(kuò)大,僅因此產(chǎn)生的成本就將是相當(dāng)大的壓力。”范偉說。
捕集端,在現(xiàn)有技術(shù)條件下,火電安裝碳捕集裝置導(dǎo)致成本增加0.26~0.4元/kWh。在石化和
化工行業(yè)中,CCUS運(yùn)行成本主要來自捕集和壓縮環(huán)節(jié)。采用CCS和CCU工藝,煤氣化成本分別增加10%和38%。“尤其是低濃度煙氣CO2捕集成本居高不下,制約了碳利用封存工作的開展?!标愜娭赋觥?/div>
在延長(zhǎng)石油CCUS綜合項(xiàng)目中,其CO2來自煤制氣中的預(yù)燃燒過程,具有較高的純度和濃度,成本得以下降?!吨袊?guó)二氧化碳捕集利用與封存年度報(bào)告(2021)》的數(shù)據(jù)顯示,相較于其他CCUS項(xiàng)目,延長(zhǎng)石油CCUS綜合項(xiàng)目的捕集和運(yùn)行成本下降了約26.4%,僅為26.5美元/噸CO2。
輸送端,目前我國(guó)主要是用槽車運(yùn)輸液態(tài)CO2。運(yùn)輸成本高,噸公里運(yùn)費(fèi)1元甚至更高。而運(yùn)輸過程需要消耗燃料,產(chǎn)生
碳排放,并不環(huán)保。同時(shí),公路運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性、安全性受到氣候等多種因素的影響。
固定成本,比如設(shè)備安裝、占地投資等,同樣也是一筆巨額支出。
寶鋼(湛江)工廠啟動(dòng)的一個(gè)CCUS項(xiàng)目,CO2年捕集能力為50萬噸。封存場(chǎng)地在北部灣盆地,距離工廠100公里以內(nèi),需要投資5200萬美元。寶鋼(湛江)工廠進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)評(píng)估顯示,綜合固定成本和運(yùn)行成本,總減排成本達(dá)65美元/噸CO2。
有研究測(cè)算,不包括運(yùn)輸和封存成本,國(guó)外捕集CO2的成本約為11~57美元/噸,而我國(guó)當(dāng)前的低濃度CO2捕集成本為300~900元/噸。
另有一類成本,也應(yīng)當(dāng)注意——環(huán)境成本。
CO2在捕集、運(yùn)輸、利用與封存等環(huán)節(jié)都可能發(fā)生泄漏,容易給附近的生態(tài)環(huán)境、人身安全等造成一定的影響。與此同時(shí),大部分CCUS項(xiàng)目有額外增加能耗的特點(diǎn)。增加能耗就必然帶來污染物的排放問題,例如前述的槽車運(yùn)輸。
目前,這種額外增加的能耗主要集中在捕集階段,對(duì)成本以及環(huán)境的影響十分顯著?;诖及肺談┑幕瘜W(xué)吸收法在商業(yè)大規(guī)模推廣應(yīng)用中存在明顯限制,最主要的原因之一就是運(yùn)行能耗過高,達(dá)到了4.0~6.0MJ/kg CO2。
聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)的研究報(bào)告認(rèn)為,只有當(dāng)捕集和封存CO2的總成本降到25~30美元/噸時(shí),CCUS才可能大規(guī)模推廣。我國(guó)現(xiàn)在離這個(gè)目標(biāo),目前無疑還很遙遠(yuǎn)。
3尷尬的經(jīng)濟(jì)性
研究顯示,要實(shí)現(xiàn)將全球變暖控制在2℃以內(nèi),到2050年需要將CO2的封存能力從4000萬噸/年增加到5.6億噸/年以上。這將需要6550億~12800億美元的投資。
如此巨額的投資,能獲得怎樣的經(jīng)濟(jì)回報(bào)呢?
從目前來看,答案還是一個(gè)大大的問號(hào)。“CCUS項(xiàng)目最大的痛點(diǎn)、難點(diǎn),就在于經(jīng)濟(jì)性?!敝袊?guó)石油大學(xué)(
北京)碳捕集利用與封存研究中心執(zhí)行主任彭勃教授認(rèn)為。
美國(guó)NRG能源公司和日本JX能源公司聯(lián)合投資的Petra Nova項(xiàng)目,投資總金額超過10億美元。該項(xiàng)目對(duì)煤電廠的煙氣流進(jìn)行CO2回收,然后注入附近油田用于三次采油。
2017年1月開始運(yùn)營(yíng)至2020年1月,該項(xiàng)目已經(jīng)累計(jì)捕集近400萬噸CO2,通過三次采油實(shí)現(xiàn)原油增產(chǎn)超過420萬桶。盡管捕集和利用效果很好,但項(xiàng)目成本很高。其每噸CO2的捕集成本為40~80美元,輸送CO2和向地下注入還會(huì)產(chǎn)生巨額的開支。
該項(xiàng)目90%的收入來源為三次采油,因此油價(jià)直接影響了項(xiàng)目的收入水平。2017—2020年,國(guó)際油價(jià)整體處于低位,致使NRG能源公司僅在2019年就發(fā)生了約1.01億美元的項(xiàng)目資產(chǎn)減值損失。2020年5月,受新冠肺炎疫情和油價(jià)暴跌的雙重打擊,Petra Nova項(xiàng)目被迫停止運(yùn)營(yíng)。
事實(shí)上,2010—2017年間,美國(guó)能源部高級(jí)化石能源研究計(jì)劃資助了包括Petra Nova項(xiàng)目在內(nèi)的9個(gè)CCUS示范項(xiàng)目,總計(jì)花費(fèi)約11.2億美元。而Petra Nova是唯一的運(yùn)營(yíng)到了2020年的項(xiàng)目,其他項(xiàng)目早已流產(chǎn)。對(duì)美國(guó)未來的CCUS項(xiàng)目,有關(guān)人士也認(rèn)為沒有希望,原因就在于項(xiàng)目看起來沒有經(jīng)濟(jì)可行性。
在澳大利亞Gorgon項(xiàng)目,雪佛龍面臨著更加尷尬的處境。
由于未能實(shí)現(xiàn)承諾的埋存目標(biāo),雪佛龍被迫購(gòu)買
碳配額。今年1月,當(dāng)雪佛龍購(gòu)買碳補(bǔ)償時(shí),澳大利亞
碳信用單位飆升至每噸57澳元的高點(diǎn)。按照這樣的價(jià)格,雪佛龍所要支付的補(bǔ)償費(fèi)用將超過2.5億澳元。
經(jīng)濟(jì)性是任何項(xiàng)目可持續(xù)運(yùn)行的保證。但恰恰是經(jīng)濟(jì)性的不明確,給CCUS項(xiàng)目帶來了巨大的風(fēng)險(xiǎn)。
“就我國(guó)的情況來看,目前CCUS示范項(xiàng)目整體規(guī)模較小、成本較高,還談不上經(jīng)濟(jì)效益,更多的是出于探索研究、試驗(yàn)示范的目的。但未來要進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模,要工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化,沒有經(jīng)濟(jì)性是無法實(shí)現(xiàn)的?!迸聿赋觥?/div>
之所以石油企業(yè)成為我國(guó)CCUS項(xiàng)目的主力軍,很重要的原因是CO2驅(qū)油提供了強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力。因?yàn)樗梢酝ㄟ^采出的石油獲得直接的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。
數(shù)據(jù)顯示,目前國(guó)內(nèi)EOR示范項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)0.1~0.4噸石油/噸CO2的換油率。這在當(dāng)前的高油價(jià)水平下,可以實(shí)現(xiàn)正向投資回報(bào)。
但即便如此,目前CO2驅(qū)油的應(yīng)用規(guī)模還是相當(dāng)有限的。最直接的原因就是,目前水驅(qū)的成本更低、效益更好。一組最簡(jiǎn)單不過的數(shù)字對(duì)比就能說明問題:商業(yè)用水6.15元/噸,而我國(guó)當(dāng)前僅低濃度CO2捕集的成本就達(dá)到了300~900元/噸。
“在‘雙碳’目標(biāo)和高油價(jià)下,石油企業(yè)推進(jìn)CCUS有一定的動(dòng)力。但是,如果相關(guān)成本沒有大規(guī)模下降,或者無法從碳
市場(chǎng)獲得回報(bào),CCUS項(xiàng)目欠缺商業(yè)模式,缺乏穩(wěn)定的收入來源,企業(yè)就會(huì)缺乏長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的動(dòng)力。從可持續(xù)發(fā)展來講,CCUS效益如何體現(xiàn),不得不考慮。”彭勃說。
4產(chǎn)業(yè)化的阻礙
目前,我國(guó)的CCUS整體處于建設(shè)示范項(xiàng)目階段。走向商業(yè)化、規(guī)?;\(yùn)行,是行業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展的必經(jīng)之路。但是,現(xiàn)在我國(guó)CCUS的商業(yè)模式尚未成熟,產(chǎn)業(yè)化發(fā)展面臨著多重阻礙。
全流程CCUS項(xiàng)目涉及
電力、煤化工、
鋼鐵、油氣等多個(gè)行業(yè)的不同企業(yè)。項(xiàng)目的實(shí)施,普遍面臨成本分?jǐn)?、收益分享、?zé)任分擔(dān)和風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)等難題。
“例如,CCUS項(xiàng)目投資偏高,但目前不同行業(yè)之間的成本分?jǐn)傄?guī)則并不明確。各個(gè)行業(yè)都有減排的需要,但通過CCUS項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的二氧化碳減排量認(rèn)定和歸屬不明確?!迸聿f。
除了需要進(jìn)一步梳理與明確項(xiàng)目開發(fā)過程中的責(zé)任、權(quán)利與義務(wù)外,CCUS產(chǎn)業(yè)鏈條中的各環(huán)節(jié)還需要建立有效的協(xié)調(diào)機(jī)制或行業(yè)規(guī)范以及長(zhǎng)期公平的合作模式,有效解決氣源供給、管網(wǎng)輸送、地企關(guān)系等難題,從而實(shí)現(xiàn)CCUS項(xiàng)目各環(huán)節(jié)的良好對(duì)接。
齊魯石化—?jiǎng)倮吞顲CUS項(xiàng)目,似乎給出了可行的解決方案。
該項(xiàng)目由齊魯石化二氧化碳捕集、勝利油田二氧化碳驅(qū)油與封存兩部分組成。齊魯石化捕集的二氧化碳采用綠色運(yùn)輸方式,送至勝利油田進(jìn)行驅(qū)油封存,從而實(shí)現(xiàn)了二氧化碳捕集、驅(qū)油與封存的一體化應(yīng)用。
齊魯石化、勝利油田同是中國(guó)石化旗下的子公司。該CCUS項(xiàng)目也是在中國(guó)石化集團(tuán)公司的整體安排部署下實(shí)施的,所以某種程度上雙方更容易破除碳源企業(yè)與
碳匯企業(yè)之間的壁壘。其成本分?jǐn)偂⑹找娣窒?,以及?zé)任、風(fēng)險(xiǎn)的分擔(dān)問題等,有內(nèi)部的解決機(jī)制,因此能夠形成比較穩(wěn)定的流程上的上下游對(duì)應(yīng)關(guān)系。
而實(shí)際上,我國(guó)更多的碳源企業(yè)與碳匯企業(yè)并不屬于同一行業(yè),更不屬于同一母公司。
“如果都是一個(gè)集團(tuán)內(nèi)的,項(xiàng)目在運(yùn)營(yíng)管理上就會(huì)相對(duì)暢通。但如果不是,碳源企業(yè)就會(huì)擔(dān)心捕集后的二氧化碳的出路,碳匯企業(yè)則擔(dān)心碳源供應(yīng)的穩(wěn)定可靠。雙方都會(huì)覺得不穩(wěn)定?!迸聿f。
因此,我國(guó)急需建立市場(chǎng)機(jī)制,建立產(chǎn)業(yè)集群,讓不同的排放源、不同的封存區(qū)塊,形成宏觀的穩(wěn)定狀態(tài)。