2023年6月，我國海上首個百萬噸級二氧化碳封存工程在南海東部海域恩平15-1平臺正式投入使用，標志著我國在二氧化碳捕獲、利用與封存技術領域取得了重大突破，更為海洋強國的建設注入了新的活力。

為什么要把二氧化碳封存在海底？順利捕集二氧化碳并將其封存到海底地層，要解決哪些難題？

這首先要從恩平15-1油田的特殊性說起。恩平15-1油田是我國南海東部首個高含CO?氣頂油藏，也就是說，該油田開采出來的油氣伴生氣中CO?含量較高。通常，在海洋油氣鉆探開發過程中，伴生氣是不可避免的，而CO?就是伴生氣的重要組分。不過，大多數情況下，伴生氣中的CO?含量只有20%~30%，但恩平15-1油田伴生氣中的CO?含量超過了95%，顯著超出了常規數值。據測算，恩平15-1平臺產生的CO?總量將超過150萬噸。如此大量的二氧化碳隨原油共同開采出來，不僅會腐蝕海上平臺設施和海底管線，還將增加我國CO?排放量。因此，為這些二氧化碳找一個可靠的“歸宿”是很有必要的。

事實上，碳捕集、利用與封存技術（簡稱CCUS）被公認為促進減碳的重要措施，是實現“雙碳”目標的關鍵技術之一。它是指從生物或化石源或大氣中捕集CO?，并將其運送到封存地點永久隔離在地質構造中的過程。既然這些二氧化碳來自海洋油田，能不能直接把它們封存在海底呢？

這里存在很多難題。首先，將CO?封存在哪里呢？

研究人員發現，在距離平臺3公里遠、800米深的海底，有一個“穹頂”式的地層，那里空間很大，而且封閉性強，非常適合永久封存CO?。CO?注入地層后，大部分可被“穹頂”永久覆蓋住，剩下的有的可被地層孔隙捕獲，有的慢慢溶解在地層水中，有的則與巖石和地層水反應生成碳酸鹽礦物。

隨之而來的是第二個問題：將CO?從平臺輸送到這個“穹頂”需要修一條通道，這條通道在技術上的名字叫“回注井”，但是，“穹頂”的深度為800米，離平臺的距離卻有3公里遠，這意味著在鉆井的過程中，垂直方向每向下增加1米，水平方向就要前進3米以上，這種大位移的回注井打起來難度很大。雪上加霜的是，途經區域的地層硬度低、易破裂，無法為鉆具提供有效支撐。

與回注井有關的還有第三個難題：CO?并不會自動與原油分離并進入回注井，需要人為進行捕集、分離、脫水等一系列工序，換顏之，回注井不僅要打得成，還要確保CO?能注得進、封得住。

項目團隊針對回注井的作業風險以及CO?的特殊性質，通過自主技術創新，集中攻關了海上CO?捕集和封存地質油藏、鉆完井和工程一體化聯合關鍵技術。例如：研制了特制的鉆井液，其既能有效抵抗酸性CO?腐蝕，又能支撐井壁、潤滑井眼，為鉆井進程“保駕護航”……

在這套示范系統中，高碳分離器、CO?壓縮機及分子篩脫水橇等設備依次啟動，油田開發伴生的CO?被捕獲、分離、加壓壓縮，然后以超臨界狀態注入回注井。超臨界狀態是一種氣態和液態的“兩不像”狀態，它能像氣體一樣充滿整個空間，但其密度又類似液體。最終，超臨界狀態的CO?通過回注井運輸到海底地層，并永久封存在那里。

據測算，項目建成后，預計高峰期每年可封存30萬噸CO?，累計封存量將超過150萬噸，其減碳規模相當于植樹近1400萬棵。在“雙碳”背景下，這一海上CO?封存示范工程的成功建成，不僅實現了我國海上CO?封存領域從無到有的重要突破，也為未來“岸碳入海”的快速降碳方案提供了技術支撐和條件。