隨著全球各國(guó)減碳趨勢(shì)的加強(qiáng)，油氣行業(yè)作為關(guān)鍵碳排放大戶(hù)，在能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略中居于重要地位，多個(gè)歐美國(guó)際化經(jīng)營(yíng)的油公司都出臺(tái)了減碳目標(biāo)和遠(yuǎn)景規(guī)劃，主動(dòng)采取措施降低油氣勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)和煉化銷(xiāo)售活動(dòng)中產(chǎn)生的二氧化碳和甲烷等溫室氣體的排放，并在環(huán)保和資本市場(chǎng)的壓力下加大對(duì)減碳新技術(shù)的投資和推廣力度。

碳捕集、利用和封存技術(shù)(CCS/CCUS)作為一項(xiàng)綜合性技術(shù)，在全球已經(jīng)有近30個(gè)工業(yè)化運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目，在歐洲以海上CCS項(xiàng)目為主，在北美以二氧化碳-EOR(提高采收率)為代表的CCUS技術(shù)已經(jīng)非常成熟。在碳減排驅(qū)動(dòng)下，2020年后全球新規(guī)劃的碳減排項(xiàng)目多以CCS為主要目標(biāo)，當(dāng)CCS作為一項(xiàng)區(qū)別于CCUS技術(shù)單獨(dú)應(yīng)用時(shí)，不再是二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的簡(jiǎn)單延伸，而具有其特殊性和復(fù)雜創(chuàng)新性的一面，尤其是地下二氧化碳聚集體在埋存層位的運(yùn)移規(guī)律，以及與原始地層流體間的多種物理化學(xué)相互作用存在多種未知機(jī)理等。

國(guó)際油氣公司主要CCS/CCUS項(xiàng)目喜憂(yōu)參半

雖然CCS/CCUS技術(shù)應(yīng)用具有前景，國(guó)家石油公司有動(dòng)力推動(dòng)CCS/CCUS項(xiàng)目建設(shè)，但部分項(xiàng)目表現(xiàn)不佳，面臨巨大的財(cái)務(wù)、技術(shù)挑戰(zhàn)，缺乏成熟的商業(yè)模式、穩(wěn)定的收入來(lái)源，導(dǎo)致成本居高不下，難以從碳減排中得到回報(bào)，項(xiàng)目運(yùn)行喜憂(yōu)參半。

美國(guó)彼得諾拉百萬(wàn)噸CCUS項(xiàng)目于2016年投產(chǎn)，項(xiàng)目依附于NRG電力公司位于休斯頓西南郊的電廠4套煤電機(jī)組之一的8號(hào)機(jī)組，目的是捕集該機(jī)組1/3的碳排放。該項(xiàng)目于2013-2014年高油價(jià)期間建造啟動(dòng)，在2020年由于低油價(jià)而暫停。雖然該項(xiàng)目由于商業(yè)原因被中斷，但該項(xiàng)目總體上技術(shù)是成功的，基本實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目最初的捕集和注入承諾，為電力行業(yè)與油氣行業(yè)聯(lián)手進(jìn)行能源轉(zhuǎn)型提供了非常寶貴的操作經(jīng)驗(yàn)，也讓業(yè)界認(rèn)識(shí)到跨行業(yè)能源轉(zhuǎn)型合作項(xiàng)目管理的復(fù)雜性。

澳大利亞高更CCS項(xiàng)目由雪佛龍公司運(yùn)營(yíng)，從高更海上氣田天然氣中剝離出二氧化碳雜質(zhì)，壓縮液化后回注至400米厚的含水砂層。高更項(xiàng)目2016年開(kāi)始產(chǎn)氣，每年從天然氣中分離出約400萬(wàn)噸二氧化碳，原本目標(biāo)是在產(chǎn)氣后5年內(nèi)將二氧化碳排放量降低80%，但由于技術(shù)問(wèn)題，CCS項(xiàng)目直到2019年才投入運(yùn)行，截至2021年中CCS項(xiàng)目累計(jì)只封存了32%的氣田產(chǎn)出二氧化碳，埋存井注入能力(210萬(wàn)噸/年)只有項(xiàng)目設(shè)計(jì)(400萬(wàn)噸/年)的一半。為了滿(mǎn)足雪佛龍對(duì)澳大利亞政府的減碳承諾，該公司不得不于2021年在澳大利亞碳交易市場(chǎng)上花費(fèi)2億多美元購(gòu)買(mǎi)碳稅抵免。

即便如此，該項(xiàng)目在2016-2021年運(yùn)行中的糟糕表現(xiàn)讓全世界許多對(duì)CCS項(xiàng)目持懷疑態(tài)度的公眾人士和機(jī)構(gòu)找到了充分的批評(píng)理由。

雖然部分項(xiàng)目飽受爭(zhēng)議，但是從全世界范圍看，CCS/CCUS仍是眾多大型油公司穩(wěn)步綠色發(fā)展的發(fā)力點(diǎn)，并取得了積極進(jìn)展。

挪威國(guó)家石油的斯萊普內(nèi)爾和斯諾威特是歐洲兩個(gè)最悠久最成功的海上CCS項(xiàng)目，都是將天然氣田分離出的二氧化碳回注至產(chǎn)層以上或以下的鹽水砂巖層。斯萊普內(nèi)爾項(xiàng)目1996年投產(chǎn)，每年通過(guò)水平井注入地層約100萬(wàn)噸在海上平臺(tái)就地分離的二氧化碳，目前每天注入能力約2000立方米。斯諾威特項(xiàng)目從2008年投產(chǎn)后年設(shè)計(jì)注入量約70萬(wàn)噸。

基于這兩個(gè)項(xiàng)目的成功，挪威國(guó)家石油正在與殼牌和道達(dá)爾合作，推進(jìn)北極光CCS項(xiàng)目。該項(xiàng)目將從奧斯陸多個(gè)包括垃圾發(fā)電廠、水泥廠在內(nèi)的工業(yè)氣源捕集二氧化碳，于2019年獲得政府許可，目前船運(yùn)接收碼頭等基礎(chǔ)設(shè)施正在建設(shè)中，第一口二氧化碳注入井已于2020年完工，2022年將完成第二口注入井，兩艘定制的液態(tài)二氧化碳專(zhuān)用運(yùn)輸船計(jì)劃于2024年上半年交付，該項(xiàng)目預(yù)計(jì)2024年投入運(yùn)行，將成為歐洲的旗艦CCS項(xiàng)目，年注入量150萬(wàn)噸二氧化碳。

殼牌從2015年11月開(kāi)始，將加拿大阿爾伯塔重油升級(jí)項(xiàng)目SMR制氫裝置產(chǎn)生的二氧化碳副產(chǎn)品用液氨吸收捕集，分離出的二氧化碳在液壓后通過(guò)64公里管線輸送至3口注入井，注入埋深2000-2500米的鹽水層，年注入量約100萬(wàn)噸，目前封存超過(guò)約600萬(wàn)噸。投資約13.5億加元(66%來(lái)自政府)，項(xiàng)目未超支未逾期。在該項(xiàng)目的成功基礎(chǔ)上，殼牌珍珠CCS項(xiàng)目計(jì)劃于2025年啟動(dòng)，二氧化碳捕集自斯科特福德煉廠和化工廠。

加拿大塞諾佛斯公司的韋伯恩-米戴爾 CCUS項(xiàng)目從美國(guó)北達(dá)科他州的煤炭氣化和煤電廠捕集，用于其在韋伯恩油田的EOR項(xiàng)目(注入量6500噸/天)，以及阿帕奇公司的米戴爾油田EOR(1200噸/天)，該項(xiàng)目于2000年10月啟動(dòng)，投資8000萬(wàn)美元，美加政府共提供約520萬(wàn)美元，每年注入300萬(wàn)噸，已累計(jì)注入3000萬(wàn)噸。

美國(guó)OXY公司的龍舌蘭CCUS項(xiàng)目是該國(guó)目前捕集規(guī)模最大的CCUS項(xiàng)目，于2010年啟動(dòng)。2010年投產(chǎn)的1號(hào)生產(chǎn)線年捕集500萬(wàn)噸二氧化碳，2012年投產(chǎn)的2號(hào)生產(chǎn)線將年捕集能力增加到840萬(wàn)噸，通過(guò)管線輸往位于德州西部二氧化碳管網(wǎng)中樞，再進(jìn)入OXY在二疊盆地的眾多EOR油田。

美國(guó)?？松梨诘奶K特克里特CCUS項(xiàng)目位于懷俄明州拉巴奇氣田，將該氣田處理分離后的硫化氫被轉(zhuǎn)為與二氧化碳混合成高濃縮酸性氣體(60%硫化氫+40%二氧化碳)，又被注回原產(chǎn)氣層，年回注量約40萬(wàn)噸。經(jīng)過(guò)歷年多次擴(kuò)建改造，該設(shè)施的二氧化碳年捕集能力逐漸增加到700萬(wàn)噸。2022年2月，美孚再次通過(guò)擴(kuò)建投資決定，將現(xiàn)有的每年的600萬(wàn)-700萬(wàn)噸捕集量再增加120萬(wàn)噸，擴(kuò)建設(shè)施將于2025年投產(chǎn)。

國(guó)際油公司CCS/CCUS面臨技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與法律挑戰(zhàn)

目前CCUS最大市場(chǎng)是提高油田采收率，對(duì)油公司二氧化碳商業(yè)化應(yīng)用而言，CCUS無(wú)疑是最佳選擇。

美國(guó)擁有全球最成熟的二氧化碳-EOR技術(shù)和悠久實(shí)踐，目前全美約35萬(wàn)桶/天的原油產(chǎn)量來(lái)自二氧化碳-EOR項(xiàng)目，最大二氧化碳-EOR產(chǎn)區(qū)位于二疊盆地，主要二氧化碳用戶(hù)的OXY公司每年注入量超過(guò)2000萬(wàn)噸。這些低成本的天然二氧化碳?xì)庠垂?yīng)了美國(guó)二氧化碳-EOR用氣的大部分，但對(duì)油公司的減碳目標(biāo)并無(wú)意義，只有不到30%氣源來(lái)自工業(yè)捕集(包括天然氣處理廠)。如何從政策上鼓勵(lì)作業(yè)者從天然氣源轉(zhuǎn)向工業(yè)氣源，才能真正體現(xiàn)出油氣行業(yè)通過(guò)二氧化碳-EOR實(shí)現(xiàn)碳中和的目的和意義。

挪威政府自1991年起即開(kāi)始對(duì)工業(yè)性二氧化碳排放征收懲罰性碳稅(約70美元/噸)，2030年將增至237美元/噸，這也是20世紀(jì)90年代挪威國(guó)家石油公司率先啟動(dòng)全球最早的北海CCS項(xiàng)目的原因。

為了鼓勵(lì)工業(yè)性碳減排，美國(guó)國(guó)會(huì)2008年出臺(tái)了45Q政策，開(kāi)始對(duì)人工捕集并埋存二氧化碳的做法進(jìn)行退稅獎(jiǎng)勵(lì)。如果沒(méi)有45Q這樣的國(guó)家政策支持，類(lèi)似PetraNova這樣的項(xiàng)目在美國(guó)是無(wú)法想象的。為了響應(yīng)減碳理念，北美油氣界還提出了所謂的“負(fù)碳石油”或者“綠色石油”概念。OXY公司2022年3月宣布將在二疊盆地興建大型空氣直接捕集二氧化碳裝置，利用當(dāng)?shù)卮罅康牡蛢r(jià)伴生氣，使用天然氣發(fā)電機(jī)組在純氧燃燒+燃燒后二氧化碳捕集條件下實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組本身的零污染和零碳排放。

不過(guò)要實(shí)現(xiàn)“綠色石油”并不容易，從北美作業(yè)者經(jīng)驗(yàn)看，在現(xiàn)有商業(yè)模式理念下，二氧化碳-EOR項(xiàng)目只能是在滿(mǎn)足驅(qū)油經(jīng)濟(jì)性為首要目標(biāo)的條件下，兼顧埋存需要，在項(xiàng)目早期通常能明顯體現(xiàn)出碳中和的優(yōu)勢(shì)，到了中后期，從產(chǎn)出液中分離出的循環(huán)二氧化碳比例越來(lái)越高，外購(gòu)二氧化碳從相對(duì)比例上不斷減少(絕對(duì)數(shù)量可能增加)，而且由于后期隨著采收率的提高，驅(qū)油效率降低，驅(qū)油難度不斷增大，新增每桶原油所消耗的二氧化碳注入量和成本也會(huì)增加，最終項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性也不斷降低。在這個(gè)階段，除非政府能加大對(duì)碳埋存的財(cái)稅鼓勵(lì)措施，促使作業(yè)者在開(kāi)發(fā)后期能有意識(shí)在EOR驅(qū)油與碳埋存這兩個(gè)相互矛盾的目標(biāo)之間主動(dòng)偏向后者，將更大范圍的非驅(qū)油用地下孔隙體積開(kāi)放給碳埋存，否則二氧化碳-EOR項(xiàng)目的碳中和能力將不斷下降。

與此同時(shí)，由于CCS/CCUS項(xiàng)目應(yīng)用時(shí)間有限，地下封存的安全性尚未完全得到時(shí)間檢驗(yàn)，由此在西方國(guó)家除了技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn)外，新項(xiàng)目還面臨著法律挑戰(zhàn)。在CCS項(xiàng)目成規(guī)模推廣前，政府必須明確CCS項(xiàng)目法律責(zé)任主體：埋存層位礦權(quán)歸屬，捕集二氧化碳產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)移和歸屬，二氧化碳地下封存長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任最終歸屬。美國(guó)各州正在搭建中的法律框架路線圖包括下面幾種處理方式：

一是當(dāng)CCS項(xiàng)目停止注入后，在滿(mǎn)足棄井條件后，由州政府接管碳埋存法律責(zé)任;二是政府和民間建立埋存基金，由二氧化碳排放單位按捕集量付費(fèi);三是政府建立埋存基金，征收碳稅+多種途徑繳納風(fēng)險(xiǎn)基金。

CCS/CCUS實(shí)踐是油氣行業(yè)在完全轉(zhuǎn)型之前一種過(guò)渡方式

盡管全球氣候變化的壓力與日俱增，但從可持續(xù)發(fā)展角度看，油氣行業(yè)能源轉(zhuǎn)型從近期看只能是從低碳油氣方式開(kāi)始，即在油氣生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷(xiāo)售過(guò)程中采用多種方法來(lái)降低碳足跡。這樣既避免了打斷能源市場(chǎng)的正常供給，也確保了油氣行業(yè)自身能夠以時(shí)間換空間，在轉(zhuǎn)型過(guò)渡期內(nèi)用油氣板塊的收益來(lái)支持新能源板塊業(yè)務(wù)的研發(fā)需要和項(xiàng)目投資，最終實(shí)現(xiàn)多種能源方式互補(bǔ)共存的碳中和生態(tài)系統(tǒng)。

對(duì)比2022年歐洲能源市場(chǎng)在多重危機(jī)下的動(dòng)蕩和美國(guó)能源市場(chǎng)的相對(duì)穩(wěn)定，不難看出可持續(xù)性發(fā)展的重要性。作為主動(dòng)減碳的最主要方式，雖然CCS/CCUS面臨著技術(shù)不成熟、技術(shù)擴(kuò)展難度大、應(yīng)用成本高等諸多瓶頸，但是不失為油氣行業(yè)在完全轉(zhuǎn)型為新能源之前的一種過(guò)渡方式。從這個(gè)意義上，海底碳封存作為

海洋油氣開(kāi)采技術(shù)的自然延伸，有望隨著CCS/CCUS技術(shù)的成熟和擴(kuò)張而獲得進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展。

在CCUS/CCS產(chǎn)業(yè)鏈里，碳捕集是成本最高的環(huán)節(jié)，特別是從煤電廠捕集，這也是各公司應(yīng)用研究較集中的部分。多家國(guó)際油公司近年都在現(xiàn)有油氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中增加了CCS/CCUS內(nèi)容的投資，并與外部小型初創(chuàng)公司合作，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)投資，依賴(lài)外部力量來(lái)推動(dòng)CCS/CCUS技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新。

從全球油氣能源行業(yè)多個(gè)CCS/CCUS項(xiàng)目案例看，成本高、執(zhí)行難度大已經(jīng)成為推廣CCUS項(xiàng)目的主要阻力，雖然從發(fā)展觀點(diǎn)看，CCS/CCUS產(chǎn)業(yè)鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)都存在改進(jìn)和降本空間，但是縱觀全球，除了技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)外，政府的支持力度對(duì)CCS/CCUS的推廣至關(guān)重要。一旦解決了經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題，技術(shù)擴(kuò)展的問(wèn)題才有望通過(guò)更多公司的參與，通過(guò)漸進(jìn)式的技術(shù)創(chuàng)新而獲得解決。

比起油氣開(kāi)采技術(shù)，CCS/CCUS技術(shù)仍處于早期階段，需要在實(shí)踐中不斷優(yōu)化，包括高更和彼得諾拉這樣的項(xiàng)目并未完全實(shí)現(xiàn)其最初的宏偉減碳目標(biāo)，其原因在于未能很好地解決關(guān)鍵流程技術(shù)，它們?yōu)槟茉葱袠I(yè)的其他CCS/CCUS項(xiàng)目提供了有益的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

歐洲大型油公司無(wú)疑是全球能源轉(zhuǎn)型的行業(yè)領(lǐng)軍者，它們已經(jīng)身體力行地率先對(duì)海上風(fēng)電、光伏等可再生能源及海上CCS/CCUS項(xiàng)目進(jìn)行了長(zhǎng)期大規(guī)模投資并獲得了實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，已將他們?cè)诤Ｑ笥蜌夤こ滩赊k和項(xiàng)目管理方面的技術(shù)和管理優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為海上能源轉(zhuǎn)型領(lǐng)域內(nèi)的真正優(yōu)勢(shì)。

基于北美在二氧化碳-EOR領(lǐng)域的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)性考量，北美大型油氣公司則更專(zhuān)注于針對(duì)EOR的CCUS。與此同時(shí)，他們也加強(qiáng)了生物燃料和空氣直接捕集方面的投入和研發(fā)。雪佛龍公司也從2020年起投資了研發(fā)空氣直接捕集的初創(chuàng)公司。