探索丨我國(guó)首個(gè)海上“碳封存”項(xiàng)目

在蔚藍(lán)無(wú)垠的大海深處，一場(chǎng)關(guān)于地球未來(lái)的綠色革命正在悄然進(jìn)行。這場(chǎng)革命的主角，便是海上“碳封存”項(xiàng)目——一個(gè)旨在減少大氣中溫室氣體排放、對(duì)抗全球氣候變暖的創(chuàng)新技術(shù)。

我國(guó)首個(gè)海上二氧化碳封存示范工程項(xiàng)目位于中國(guó)海油有限深圳恩平15-1平臺(tái)。該二氧化碳封存示范工程項(xiàng)目在南海東部海域正式投用，開(kāi)始規(guī)模化向海底地層注入伴隨海上石油開(kāi)采產(chǎn)生的二氧化碳。該項(xiàng)目填補(bǔ)了我國(guó)海上二氧化碳封存技術(shù)的空白。截至日前，該項(xiàng)目已埋藏二氧化碳突破5000萬(wàn)立方米。海上二氧化碳封存示范工程項(xiàng)目投資2.57億元，每年維護(hù)費(fèi)250萬(wàn)元，每封存1噸二氧化碳需花費(fèi)500元-1000元。

▏****項(xiàng)目概況一、技術(shù)原理通過(guò)一系列設(shè)備如高碳原油生產(chǎn)井、生產(chǎn)處理系統(tǒng)、二氧化碳?jí)嚎s機(jī)以及分子篩脫水裝置等，將油田開(kāi)發(fā)時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳處理至超臨界狀態(tài)。隨后，這些二氧化碳被注入到距離平臺(tái)三公里遠(yuǎn)、位于海床下800米深處的“穹頂”式地質(zhì)構(gòu)造中，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期穩(wěn)定的封存。二、項(xiàng)目意義這一技術(shù)填補(bǔ)了中國(guó)海上二氧化碳封存技術(shù)的空白，為后續(xù)海洋碳匯工作提供了重要的技術(shù)支撐和實(shí)踐基礎(chǔ)。此外，這一技術(shù)的成功應(yīng)用為粵港澳大灣區(qū)乃至全國(guó)提供了快速降低碳排放的可行方案，有助于實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展。

**▏海上二氧化碳封存示范工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面？**一、長(zhǎng)期減排成本降低項(xiàng)目雖前期投資大，但從長(zhǎng)期看，隨著技術(shù)成熟和規(guī)模效應(yīng)，能降低二氧化碳減排成本。如中國(guó)海油恩平15-1項(xiàng)目，每年封存量達(dá)30萬(wàn)噸，未來(lái)隨著類(lèi)似項(xiàng)目增多和技術(shù)優(yōu)化，有望進(jìn)一步降低單位減排成本。二、助力油氣田增產(chǎn)將二氧化碳注入油氣田可提高油氣采收率，增加油氣產(chǎn)量。如美國(guó)佩特拉諾瓦項(xiàng)目，每年捕集二氧化碳160萬(wàn)噸用于提高石油采收率，海上二氧化碳封存示范工程的實(shí)施也為海上油氣田增產(chǎn)提供了可能，從而帶來(lái)更多經(jīng)濟(jì)效益。三、提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力參與項(xiàng)目的企業(yè)可積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，提升在低碳領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。如海洋石油工程股份有限公司通過(guò)該項(xiàng)目，在國(guó)內(nèi)外主流ESG評(píng)級(jí)中處于行業(yè)前列，吸引更多投資和項(xiàng)目合作機(jī)會(huì)，為企業(yè)帶來(lái)更多經(jīng)濟(jì)收益。四、推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展項(xiàng)目帶動(dòng)二氧化碳捕集、運(yùn)輸、監(jiān)測(cè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)和就業(yè)機(jī)會(huì)。如在捕集環(huán)節(jié)需研發(fā)新型吸收劑、吸附材料等，運(yùn)輸環(huán)節(jié)需專(zhuān)業(yè)船舶、管道建設(shè)與維護(hù)等，均會(huì)促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

**▏除經(jīng)濟(jì)效益外，海上二氧化碳封存示范工程項(xiàng)目還有哪些效益？**一、環(huán)境效益1.減少溫室氣體排放該項(xiàng)目每年可封存二氧化碳30萬(wàn)噸，累計(jì)超150萬(wàn)噸，大量減少了二氧化碳向大氣的排放，對(duì)緩解全球氣候變暖產(chǎn)生積極影響，助力我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。2.降低海洋生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)恩平15-1油田伴生氣中二氧化碳含量高達(dá)95%，若按常規(guī)開(kāi)發(fā)，二氧化碳排放將危害海洋生態(tài)。封存二氧化碳可避免其對(duì)海水酸化等不良影響，保護(hù)海洋生物多樣性。二、社會(huì)效益1.保障能源安全項(xiàng)目的實(shí)施為海上油氣田的綠色開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)支持，在減少碳排放的同時(shí)，保證了油氣資源的穩(wěn)定供應(yīng)，對(duì)維護(hù)國(guó)家能源安全具有重要意義。2.推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步項(xiàng)目攻克了海上二氧化碳封存的多項(xiàng)技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了7項(xiàng)國(guó)內(nèi)首創(chuàng)技術(shù)，推動(dòng)了我國(guó)在二氧化碳捕集、處理、注入、封存和監(jiān)測(cè)等方面的技術(shù)進(jìn)步，提升了我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。3.促進(jìn)人才培養(yǎng)項(xiàng)目的開(kāi)展培養(yǎng)了一批專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才和科研團(tuán)隊(duì)，為我國(guó)未來(lái)的二氧化碳封存及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供了人才儲(chǔ)備，推動(dòng)了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和創(chuàng)新。4.引導(dǎo)社會(huì)低碳意識(shí)作為一項(xiàng)具有示范意義的重大工程，該項(xiàng)目向社會(huì)展示了我國(guó)在應(yīng)對(duì)氣候變化方面的積極態(tài)度和行動(dòng)，有助于引導(dǎo)社會(huì)各界增強(qiáng)低碳意識(shí)，推動(dòng)全社會(huì)形成綠色低碳的生產(chǎn)生活方式。

**▏我國(guó)海上二氧化碳封存示范工程項(xiàng)目具有哪些優(yōu)勢(shì)？**一、地質(zhì)條件優(yōu)勢(shì)我國(guó)海域沉積盆地分布廣、地層厚度大、構(gòu)造底層圈閉多，二氧化碳地質(zhì)封存的預(yù)測(cè)潛力達(dá)2.58萬(wàn)億噸，能為項(xiàng)目提供良好地質(zhì)條件，且恩平15-1油田的“穹頂”式地質(zhì)構(gòu)造如倒扣的“巨碗”，儲(chǔ)存量大、封閉性強(qiáng)，可長(zhǎng)期穩(wěn)定封存二氧化碳。二、技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)采用海上平臺(tái)特有的模塊化和成橇布置方式，應(yīng)用相態(tài)控制、脈沖控制、聯(lián)合振動(dòng)分析等前沿技術(shù)，還研制了適用于海洋高濕高鹽環(huán)境的首套超臨界大分子壓縮機(jī)和首套復(fù)合材料二氧化碳分子篩脫水橇，提升了設(shè)備性能與可靠性，確保了二氧化碳的高效捕集、處理和注入。三、安全與環(huán)境優(yōu)勢(shì)海上封存二氧化碳無(wú)需征地，避免了與陸地居民和土地利用等方面的沖突，且選址相對(duì)容易，同時(shí)遠(yuǎn)離人口密集區(qū)，安全性更高，對(duì)環(huán)境影響小，可有效降低海洋油氣開(kāi)采過(guò)程中的碳排放，保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境。四、封存規(guī)模優(yōu)勢(shì)該項(xiàng)目預(yù)計(jì)高峰期每年可封存二氧化碳30萬(wàn)噸，累計(jì)封存超150萬(wàn)噸，相比陸地封存項(xiàng)目，海上二氧化碳封存具有更大的封存規(guī)模和減排潛力，能為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)做出更大貢獻(xiàn)。五、監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目加裝了光纖監(jiān)測(cè)裝置，每隔1米就有1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，能夠全方位、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注氣管柱是否存在泄漏，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在風(fēng)險(xiǎn)，保障了二氧化碳封存的安全性和可靠性，也為后續(xù)的封存效果評(píng)估提供了數(shù)據(jù)支持。六、示范與帶動(dòng)優(yōu)勢(shì)作為我國(guó)首個(gè)海上二氧化碳封存示范工程，其成功實(shí)施填補(bǔ)了我國(guó)海上二氧化碳封存技術(shù)的空白，為未來(lái)海上二氧化碳封存項(xiàng)目提供了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐參考，推動(dòng)了我國(guó)二氧化碳封存技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

**▏如何降低海上二氧化碳封存的安全風(fēng)險(xiǎn)？**一、前期精細(xì)勘探與評(píng)估1.對(duì)封存地點(diǎn)進(jìn)行全面的地質(zhì)勘探詳細(xì)了解地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)，包括地層的孔隙度、滲透率、巖石力學(xué)性質(zhì)等參數(shù)，以確保封存層有良好的密封性和穩(wěn)定性，能夠長(zhǎng)期容納二氧化碳。2.評(píng)估海洋環(huán)境因素如洋流、水溫、海洋生態(tài)系統(tǒng)等，充分考慮這些因素對(duì)封存設(shè)施和二氧化碳擴(kuò)散可能產(chǎn)生的影響。二、先進(jìn)的工程技術(shù)與設(shè)施建設(shè)1.采用高質(zhì)量、耐腐蝕性強(qiáng)的材料建造封存設(shè)備和管道如使用特殊合金或復(fù)合材料，確保其在海洋環(huán)境下能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，防止二氧化碳泄漏。2.安裝先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)例如分布式光纖傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)二氧化碳的壓力、溫度、流量等參數(shù)，以及管道和封存地層的狀態(tài)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)微小的泄漏跡象。三、嚴(yán)格的操作與維護(hù)管理1.建立標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的操作流程對(duì)二氧化碳的注入速率、壓力等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保封存過(guò)程安全穩(wěn)定。2.定期對(duì)設(shè)備和管道進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)包括檢查設(shè)備的密封性、更換老化部件等，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)維護(hù)人員的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，提高他們的操作技能和安全意識(shí)。四、完善的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制1.制定全面的應(yīng)急預(yù)案針對(duì)可能出現(xiàn)的二氧化碳泄漏等事故，明確應(yīng)急處理流程、責(zé)任分工和資源調(diào)配方式。2.開(kāi)展應(yīng)急演練提高應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的能力，同時(shí)儲(chǔ)備必要的應(yīng)急物資，如泄漏封堵材料、防護(hù)設(shè)備等。

**▏我國(guó)的海上封存二氧化碳技術(shù)與世界上其他國(guó)家相比，具有哪些優(yōu)勢(shì)？**一、技術(shù)體系完備我國(guó)已成功掌握海上二氧化碳捕集、處理、注入、封存和監(jiān)測(cè)的全套技術(shù)和裝備體系，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白 。例如恩平15-1平臺(tái)的示范項(xiàng)目，其二氧化碳封存模塊包含分子篩、冷卻器、壓縮機(jī)等設(shè)備，以及配套的管道系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)整合。二、創(chuàng)新能力突出針對(duì)海上高濕高鹽環(huán)境，我國(guó)研制了首套復(fù)合材料二氧化碳分子篩脫水橇、適用于海洋環(huán)境的超臨界大分子壓縮機(jī)等設(shè)備，還創(chuàng)新采用低溫流變性穩(wěn)定鉆井液，攻克了高難度淺層大位移井的鉆井難題，確保了二氧化碳的高效捕集與安全封存。三、地質(zhì)條件研究深入我國(guó)科研人員對(duì)海底地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行了深入研究，找到了如恩平15-1平臺(tái)附近的“穹頂”式地質(zhì)構(gòu)造等適合二氧化碳封存的地質(zhì)環(huán)境，其儲(chǔ)存量大且封閉性強(qiáng)，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地封存二氧化碳。四、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛我國(guó)海上二氧化碳封存技術(shù)不僅可應(yīng)用于海上油氣田伴生二氧化碳的封存，還可為深遠(yuǎn)海風(fēng)光潮汐溫差能等新能源開(kāi)發(fā)過(guò)程中的碳封存提供支持，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景下的二氧化碳減排。五、專(zhuān)利數(shù)量領(lǐng)先據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》調(diào)查，2000年至2024年2月，中國(guó)在二氧化碳捕集和封存領(lǐng)域的專(zhuān)利總數(shù)達(dá)10191項(xiàng)，幾乎占全球相關(guān)專(zhuān)利總數(shù)的一半，是美國(guó)的3倍，這體現(xiàn)了我國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)投入和創(chuàng)新成果，為技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供了有力支撐。

**▏我國(guó)的海上封存二氧化碳技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中面臨哪些挑戰(zhàn)？**一、技術(shù)層面海上環(huán)境復(fù)雜，高濕高鹽的條件對(duì)封存設(shè)備的耐腐蝕性提出了更高要求，需要進(jìn)一步研發(fā)和使用更耐腐蝕的材料及防護(hù)技術(shù)。此外，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)二氧化碳在海底的封存狀態(tài)和泄漏風(fēng)險(xiǎn)難度較大，需要更先進(jìn)、可靠的監(jiān)測(cè)設(shè)備和技術(shù)手段，以確保封存的安全性和穩(wěn)定性。二、經(jīng)濟(jì)成本海上二氧化碳封存項(xiàng)目的前期建設(shè)成本高昂，包括海上平臺(tái)的建設(shè)、二氧化碳捕集與處理設(shè)備的購(gòu)置安裝、海底地質(zhì)勘探以及回注井的鉆探等。同時(shí)，項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本也較高，如設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)、能源消耗、監(jiān)測(cè)評(píng)估等，這對(duì)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性和投資吸引力帶來(lái)挑戰(zhàn)。三、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)盡管有相關(guān)研究和監(jiān)測(cè)，但二氧化碳封存對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期影響仍存在一定的未知性，如對(duì)海洋生物、水質(zhì)、海底沉積物等的潛在影響，需要深入研究和長(zhǎng)期評(píng)估。此外，在地震等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，海底封存的二氧化碳有可能發(fā)生泄漏，引發(fā)一系列環(huán)境問(wèn)題，需要制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)預(yù)案。四、法律法規(guī)與監(jiān)管海上二氧化碳封存涉及多領(lǐng)域多部門(mén)，需要完善相關(guān)法律法規(guī)和監(jiān)管體系，明確各部門(mén)職責(zé)，加強(qiáng)協(xié)同管理。目前在項(xiàng)目的審批、運(yùn)行、監(jiān)測(cè)、責(zé)任認(rèn)定等方面的法規(guī)和監(jiān)管還不夠健全，需要進(jìn)一步細(xì)化和完善，以確保項(xiàng)目的合法合規(guī)運(yùn)行。五、公眾認(rèn)知與接受度公眾對(duì)海上二氧化碳封存技術(shù)的了解有限，可能存在對(duì)其安全性和環(huán)境影響的擔(dān)憂(yōu)，從而影響項(xiàng)目的推進(jìn)。因此，需要加強(qiáng)科學(xué)普及和宣傳教育，提高公眾對(duì)該技術(shù)的認(rèn)知和接受度，營(yíng)造良好的社會(huì)氛圍。隨著全球氣候變暖的日益嚴(yán)峻，海上“碳封存”項(xiàng)目的重要性愈發(fā)凸顯。它不僅為我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化提供了新的思路與解決方案，也為全球碳減排事業(yè)貢獻(xiàn)了中國(guó)智慧與中國(guó)力量。未來(lái)，我們有理由相信，在科研人員的共同努力下，海上“碳封存”技術(shù)將更加成熟與完善，為地球家園的綠色發(fā)展注入新的活力與希望。（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）
作者 | 幾維鳥(niǎo)畢業(yè)于新西蘭林肯大學(xué)。對(duì)大眾科普知識(shí)擁有濃厚興趣，曾在多個(gè)科普期刊上發(fā)表過(guò)科普文章。關(guān)注事實(shí)，積極探索前沿科技。

初審 | 陳嘉琦、李書(shū)豪復(fù)審 | 魏星華
終審 | 韓永林