CO2驅油技術的案例
油氣開采行業CCUS在CO2-EOR驅油的應用
首先我們看下CO2-EOR驅油對采用的影響
數據來源：《新疆油田CO2驅提高原油采收率與地質埋存潛力評價》--王歡，廖新維，趙曉亮，李小峰
根據上述數據，我們可以看到將高壓的CO2注入油氣開采層，既可以降低高效利用前端捕捉的CO2、降低總體碳排放，又可以明顯提高原油的開采量。
實際油氣開采中，經常是CO2壓裂，CCUS，CO2-EOR同時或同一個區域進行。即，我們在利用CO2壓裂后，開始開采原油，但是前期油井上層有大量的伴生氣，前期壓裂用的超臨界CO2又會有少部分會混入這些伴生氣。導致伴生氣開采前期CO2含量很高，開采一段時間后，CO2濃度明顯降低至正常水平。而高CO2含量的伴生氣又不能直接進入天然氣管網（高CO2含量及重烴油氣），我們又需要將伴生氣處理干凈：
1.分離伴生氣中的CO2，液化加壓，繼續用于壓裂或者CO2-EOR驅油
2.分離提純CH4，以達到并入天然氣管網標準
而CO2-EOR驅油過程中，又會因為閉井期間，會繼續產生伴生氣，再次開采原油前，也需要將伴生氣處理干凈，重復上述工作。
上述壓裂、驅油后，伴生氣的CO2最高可到75%~90%以上，最低開采前置20~30%甚至以下，而且在20~60天左右，濃度、壓力急劇變化、單井流量不大，現有單一技術難以處理或者處理成本過高。我們需要更新的思路及技術組合以應對現場復雜多變的工況。
此類井口經常出現在偏遠地區，無法集中大量的伴生氣，采用MEA/MDEA等吸收法來處理，因為流量小，吸收法需要大量的諸如蒸汽、藥劑、水等輔助條件，我們只能采用低耗水、低廢棄資源排放的設計方案了。
我們可選的方式為：深冷，PAS/VPSA，膜組等。
展開 技術 | CO2氣保焊操作手冊，經典中的經典！
（2）倒退引弧法，在焊道前端10—20mm處引弧。
（3）接頭處磨薄，防止接頭未熔和。
2 、收弧
（1）保持干伸長不變。
（2）在熔池邊緣處收弧。
起弧與收弧工藝，雖然說CO2的起弧與收弧工藝簡單，但若達到一定的質量要求，掌握規范的操作工藝是很必要的。
起弧工藝：起弧之前在焊絲端頭與母材之間保持一定距離的情況下，按下電焊開關。
在起弧時，保持干伸長度穩定。起弧處由于工件溫度較低，又無法象手工焊那樣拉長電弧預熱，所以應采用倒退引弧法，使焊道充分熔和。
收弧工藝：CO2焊收弧時，應保持干伸長度不變，并把燃燒點拉到熔池邊緣處停弧，焊機自完成回燒、消球、延時氣保護的收弧過程。
3 、操作方法
（1）左焊法（右→左）：余高小，寬度大，飛濺小，便于觀察焊縫，焊接過程穩定，氣保效果好（有色金屬必須用左焊法），但溶深較淺。
（2）右焊法（左→右）：余高大，寬度小，飛濺大，便于觀察熔池，熔深深。
（3）運電焊方法：鋸齒形擺搶。
（4）平角焊不擺或小幅擺動。
（5）立角向上焊，采用三角形運電焊。
（6）電焊過渡：熔池兩邊停留，在熔池前1/3處過渡。
（7）電焊角度：垂直于焊道，沿運電焊方向成80—90°角。
（8）試板：間隙2.0—2.5mm，起弧點略小于收弧點。無鈍邊，反變形1°。
4、焊接參數
（1）電流、電壓
U=14+0.05 I（U為電壓、I為電流）
焊接電流應根據母材厚度、接頭形式以及焊絲直徑等，正確選擇焊接電流。短路過渡時，在保證焊透的前提下，盡量選擇小電流，因為當電流太大時，易造成溶池翻滾，不僅飛濺大，成型也非常差。
焊接電壓必須與電流形成良好的配合。焊接電壓過高或過低都會造成飛濺，焊接電壓應伴隨焊接電流增大而提高，應伴隨焊接電流減小而降低，最佳焊接電壓一般在1-2V之間，所以
焊接電壓應細心調試。
展開 技術 | CO2半自動下行角焊焊接工藝規范
3.3.2 焊工應檢查電焊機、送氣、送絲等系統是否處于良好的狀態，發現故障須及時排除。
3.3.3 若在2m/s以上風速的環境下施焊，焊工應做好現場施工前的防風工作。
4 人員
CO2保護焊的焊工除了有船級社頒發的合格證書外，還應經過專門培訓和考核，并熟悉所承擔產品施工的技術要求。
5 工藝要求
5.1 裝配要求
5.1.1 垂直角焊縫的裝配質量按公司有關規定執行。角接接頭的間隙b≤2mm；
5.1.2 裝配定位焊長度為(30~50)mm，間距為(300~500)mm，厚度為(2~3)mm,焊腳尺寸應小于圖紙規定的正式焊接尺寸（K）。
5.2 焊接規范
5.2.1 焊工應根據焊件的厚度、焊腳尺寸及焊絲直徑等選取正確的焊接規范。
5.2.2 焊接規范中對焊接電流與電弧電壓的匹配要求較高，因此在施焊過程中，若焊接電流發現變化，應及時調整電弧電壓，使之處于最佳狀態。
5.2.3 CO2氣體保護半自動下行角焊規定，見表1。
5.2.4 當焊接尺寸K＜7mm時，可采用單道焊，當K≥7mm時，可采用多道焊，見表2。
6 工藝過程
6.1 操作要點
6.1.1 為了確保CO2氣體輸出時的流暢、形成良好的氣體保護作用，應經常去除焊槍噴嘴里的飛濺殘渣。并根據環境的變化，調整保護氣體的流量。
6.1.2 導電嘴的孔徑一般比焊絲的直徑大0.1mm~0.3mm，磨損過大時應及時調換。
6.1.3 焊前應按不同焊絲的類別和直徑，正確調節校直輪和送絲滾輪的壓力，并經常清理校直輪和送絲滾輪處的油污。
6.1.4 焊槍軟管應盡量保持平、直狀態，不應過度彎曲。
6.1.5 為了確保下行焊時的焊腳尺寸符合圖紙要求，除了檢查焊腳尺寸大小外，還應檢查焊喉（H）的尺寸（H=0.7K）和始、終端的包角質量。
展開 技術｜CO2陶瓷襯墊焊操作方法及通用工藝
2.陶瓷焊接襯墊應用在哪些領域？
陶瓷焊接襯墊廣泛應用于船舶建造、鋼結構、橋梁、建筑、管道工程、壓力容器、化工機械、冶金機械制造中。
3.使用時需要注意什么？
一般襯墊中間都會有一條紅色的對準線（不包括圓柱那種），貼的時候對應板縫中間。還有一點很正要，貼襯墊的時候一定要把鐵板表面的灰塵清理干凈，要不會貼不緊，焊接的時候容易脫落。
4.焊接坡口型式
對接平焊、立焊、橫焊和平角焊的坡口型式如下圖。
為了達到高效焊接的目的，在裝配的過程中，裝配間隙盡可能滿足下限值，減少焊逢金屬的熔敷量。坡口面的朝口原則上由分段建造工藝確定，坡口盡量設在方便施焊的一側。為了方便現場加工，保證坡口角度的準確，經過換算，表1—1給出了板厚與坡口寬度的關系值，供參考選擇。
5. 焊接規范
CO2單面焊雙面成型工藝的焊接規范是比較靈活的，它與焊工的技能和熟練程度有關。選擇焊接規范時應注意焊接電流和電壓的匹配，確保焊縫的良好成型。熟練的焊工，能夠使用較大電流的焊接規范，以提高勞動生產率。焊接電流最大不宜超過230A（焊絲直徑ф1.2）。表4、表5所列焊接參數，可供參考選擇。
6. 操作要領
3.1 燃弧點的位置
采用單面焊時，燃弧的位置十分重要，如圖3所示。由于進行CO2單面焊時，電弧的電流密度較大，在熔池前端的母材上形成半圓孔，隨著電弧的前進，熔化金屬不斷填滿此半圓孔。操作時必須使燃弧點處于熔池中心，如果燃弧點太靠前，如圖3中B點的位置，則會使鐵水過早前淌，使熔寬減小，嚴重時導致兩底邊未熔合。
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二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）技術中4種CO2運輸方式優缺點對比！
未來50年，CCUS技術能夠在電力和工業行業減排6000億噸CO2,相當于人類17年的排放總量。
CCUS是指將CO2從工業、能源利用或大氣中分離出來，直接加以利用，或注入地層以實現CO2減排的工業過程。CCSU技術可與生物質、空氣捕集等組成“負排放”技術，抵消那些在經濟或技術上較難實現碳中和的碳排放，對全球以及我國的應對氣候變化工作具有重要意義。CO2運輸是CCSU的一個關鍵環節。目前CO2運輸主要有管道、船舶、公路槽車和鐵路槽車運輸4種方式，這4種運輸方式適用場景各不相同，各具優缺點。具體運輸方式的選擇需要綜合考慮運輸起點與終點的位置和距離、CO2的運輸量、CO2品質、CO2的溫度和壓力、運輸過程成本以及運輸設備等）。
全世界主要CO2管道運輸系統
1.船舶運輸
當前，全球大規模的CO2船舶運輸仍處于開發試驗階段，運輸低溫液態CO2采用小型船只，尚未有大型船舶參與CO2運輸。而油氣運輸工業已經實現液化石油氣（LPG）和液化天然氣（LNG）船舶運輸的商業化.日本、挪威等正在參考LPG和LNG運輸船舶的理念和經驗，研發用于規模化CO2運輸的大型船舶。
2.公路槽車和鐵路槽車運輸
在陸上，公路槽車和鐵路槽車是除了管道運輸外最重要的CO2運輸方式。槽車運輸技術相對成熟，但應用范圍較窄，僅用在小型驅油實驗及食品加工領域，主要有干冰、低溫絕熱容器和非絕熱高壓瓶3種裝載運輸方式。公路槽車的運輸容量約為2~30噸，運輸壓力為1.7-2.08兆帕，溫度為-30攝氏度-18攝氏度；鐵路槽車可以實現CO2的長距離大規模運輸，一節槽車的CO2容量約為50-60噸.運輸壓力約為2.6兆帕問。低溫液態CO2運輸需要增加額外的壓縮（低溫精憎）成本，即使運輸成本降低，全鏈條CCUS的成本也相對較高。
展開 CCUS的行業背景和發展前景
其中，地質利用技術包括二氧化碳強化石油開采技術、強化天然氣開采技術、增強頁巖氣開采技術等，其中強化石油開采技術已有幾十年的應用歷史，為當前唯一達到商業化利用水平的地質封存利用技術，該技術可提高原油采收率 7%-15%，延長油井生產壽命 15-20 年，且泄漏的可能性很小。
碳封存：地質封存又可進一步劃分為咸水層（鹽水層）封存、深部不可開采煤層封存、廢棄油氣藏封存3種主要類型。目前，國際上也已開展海上鹽水層及廢棄油氣田埋存二氧化碳的示范項目。從埋存類型來看，在運行及執行項目中有60%以上是二氧化碳驅油項目。
國際背景
國外CCUS-EOR項目主要在美國、加拿大等國家開展，特別是美國已具有成熟的CCUS-EOR工業體系。美國CCUS-EOR項目起步于20世紀50年代，60-70年代持續開展關鍵技術攻關，70-90年代逐步擴大工業試驗規模，技術配套逐漸成熟，80年代以后進入商業化推廣階段。自20世紀80年代起，美國CCUS-EOR技術工業化應用規模持續快速擴大。世界上第一個大規模CO2-EOR項目SACROC（Scurry Area Canyon Reef Operating Committee），從1972年1月26日起，由雪佛龍公司（Chevron）在得克薩斯州Scurry縣的油田開展。該項目的CO2來自科羅拉多州的天然CO2氣田，并通過管道將其運輸到油田驅油。本世紀以來，美國、加拿大、澳大利亞、日本及阿聯酋等國家加速推進CO2捕集項目的工業化。2014年，加拿大SaskPower公司的Boundary Dam Power項目成為全球第一個成功應用于發電廠CO2捕集項目，2019年該項目捕集CO2達61.6萬噸。
展開 吳江等：基于“雙碳”背景的CCUS技術研究與應用
除了吸收、吸附和膜分離法，還有其他的捕集技術，如低溫蒸餾、化學鏈燃燒和基于水合物的氣體分離等．每種方法都有各自的優缺點．例如，低溫技術可用于液態下進行CO2的分離，并且不使用反應性化學溶劑[41]，分離出來的CO2便于運輸和封存，多用于強化驅油，被認為是綠色技術，但價格昂貴，深冷過程所需能量通常遠遠超過凈收益[42]．因此，這些方法大多還停留在實驗室階段，無法在工業規模上與傳統方法競爭．
CCUS產業化模式面臨的挑戰、對策及發展方向
（1）捕集方面：需要制定各種捕集工藝的技術標準，包括吸收法、吸附法及膜分離法及其集成方法的技術標準；由于不同行業的氣源性質的不同，需要按照行業制定不同性質氣源的捕集標準。
（2）埋存方面：結合CO2驅油埋存制定相關技術標準；制定CO2驅油項目產出氣回收和回注標準。
（3）監測方面：制定全流程CCUS項目CO2泄露監測標準，包括碳捕集設施泄露監測標準、管道輸送泄露監測標準、罐車和船舶運輸泄露標準、CO2地質封存泄露環境監測標準、封存區地下水CO2泄露環境監測標準、土壤CO2泄露監測標準。
（4）評估方面：制定全流程CCUS項目減排評價方法、CO2封存潛力評價標準、地質封存選址評價標準等；研究形成封存區安全和生態環境影響評估方法和標準，包括封存區土壤、可飲用地下水以及封存區人體健康風險評估方法。
邦訊
05
結語與展望
CCUS作為一種新興、前瞻性技術，在發展的過程中，需要放眼于全球，重視碳資源利用的同時，樹立CO2是一種資源的理念，既要借鑒國外的技術和經驗，又要立足于國情，發展革命性技術。一方面，中國應加大CCUS技術研發投入和對CCUS技術推廣應用力度，同時統籌基礎研究、技術開發、裝備研制、集成示范，推動關鍵共性技術的聯合攻關。
展開 升級CCUS項目，人員、設備以及相關費用是多少？CCUS產業模式及成本分析
當前，碳捕集、利用與埋存（CCUS）技術作為應對全球氣候變化的重要技術途徑之一，受到世界各國的廣泛關注。國際能源署研究表明，到2050年將空氣中的溫室氣體濃度限制在4.5×10-4以內的所有碳減排技術中，CCUS的貢獻為9%左右。因此，全球主要能源研究機構、碳減排倡導組織、以及一些國家和地區將CCUS技術作為未來主要的碳減排技術。一方面，該項技術具有較大的碳減排潛力；另一方面，它與化石燃料系統具有良好的結合度，而且可以被廣泛應用于其它行業，如石油開采、機械加工、化工、消防、食品加工和生物養殖等。該文將介紹國內外CCUS的產業發展現狀、我國規模集中CO2排放源的特點，分析CO2來源成本與驅油成本界限，并提出縮小成本差距的幾個主要途徑。
國內外CCUS產業發展現狀
1.1 CCUS產業各環節技術成熟度
CCUS是一項新興產業，就整個產業鏈而言，目前還處在研發和示范階段。但從技術角度看，其所涉及到的捕集、運輸和埋存3大環節，均有較為成熟的技術可以借鑒。在捕集階段，電力行業燃燒后處理技術已較為成熟，所有發電類型均可采用；燃燒前處理技術屬新興技術，雖然發電機昂貴（由于附加的煤氣化單元），但捕集成本較低；氧化燃料技術不太成熟，應用較少，比燃燒后處理成本高。工業部門捕集技術成熟度差異較大，發展狀況不一，其中從高純CO2源捕集方面面臨的技術挑戰較少，相對較為成熟；而低濃度的如水泥、鋼鐵、煉油等行業的CO2捕集則尚待發展。
在運輸階段，運輸方式靈活多樣，且已在其他行業有較成熟的經驗可借鑒。其中，CO2的管道輸送正作為一項成熟技術在商業化應用。
展開 產業報告|2023CCUS產業發展報告（二）CCUS發展現狀與未來趨勢
而物理吸附法工藝流程簡單，清潔無污染，吸附技術的核心在于吸附劑的研發與使用上，隨著吸附新材料的研發和改進，物理吸附法有著廣闊的發展前景。
在我國運輸環節各技術中，罐車和船舶運輸較為成熟，管道運輸進展相對慢一些。我國罐車運輸和船舶運輸技術均已達到商業應用階段，主要應用于規模10萬噸/年以下的CO2輸送。CO2陸地管道輸送技術是最具應用潛力和經濟型的技術，目前吉林油田和齊魯石化采用此方式輸送。海底管道輸送CO2的技術在國內尚處于研究階段，但隨著技術的不斷發展，海底管道運輸也將成為碳運輸路徑的有力支持。根據《中國碳捕集利用與封存技術發展路線圖（2019）》，到2035年我國將初步形成高效低成本的陸上管道，2040年將建成多個陸上管道網絡，2050年建成陸海一體的管道網絡。
從發展路徑與目前發展速度來看，隨著碳技術的突破，CO2的商業利用范圍將有望進一步拓寬。許多CO2利用技術目前雖然處于早期發展階段，但未來有望商業化拓展，例如利用CO2合成燃料、合成高附加值化學產品、合成材料等。我國在部分碳利用技術上已形成一定規模，我國地質利用、化工利用、生物利用等利用技術，到2035年基本能夠實現一般條件下的商業應用，到2040年基本實現廣泛的商業應用。
CO2的地質封存是極具價值且富有挑戰性的任務。油氣藏封存CO2技術、煤層封存CO2技術、深部咸水封存CO2技術、海洋封存CO2這幾種封存方式各有優劣且潛力巨大。目前我國開展了很多地質封存CO2的項目，其中可以看到油氣藏封存CO2技術走在最前列，各大油田都有著自己的規劃與發展。深部咸水層與煤層封存CO2技術亦在我國各地有所開展。選擇合適的方式，積極地通過數值模擬與實地監測以及智能化鉆井技術和勘探技術的發展，CO2的封存在未來一定會有廣闊的前景。
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