吉林省科学技术协会主办，致力于传播科学思想，分享科技生活，提高公众科学素质
在蔚蓝无垠的大海深处，一场关于地球未来的绿色革命正在悄然进行。这场革命的主角，便是海上“碳封存”项目——一个旨在减少大气中温室气体排放、对抗全球气候变暖的创新技术。我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目位于中国海油有限深圳恩平15-1平台。该二氧化碳封存示范工程项目在南海东部海域正式投用，开始规模化向海底地层注入伴随海上石油开采产生的二氧化碳。该项目填补了我国海上二氧化碳封存技术的空白。截至日前，该项目已埋藏二氧化碳突破5000万立方米。海上二氧化碳封存示范工程项目投资2.57亿元，每年维护费250万元，每封存1吨二氧化碳需花费500元-1000元。通过一系列设备如高碳原油生产井、生产处理系统、二氧化碳压缩机以及分子筛脱水装置等，将油田开发时产生的二氧化碳处理至超临界状态。随后，这些二氧化碳被注入到距离平台三公里远、位于海床下800米深处的“穹顶”式地质构造中，实现了长期稳定的封存。这一技术填补了中国海上二氧化碳封存技术的空白，为后续海洋碳汇工作提供了重要的技术支撑和实践基础。此外，这一技术的成功应用为粤港澳大湾区乃至全国提供了快速降低碳排放的可行方案，有助于实现绿色低碳发展。▏海上二氧化碳封存示范工程项目的经济效益主要体现在以下几个方面？项目虽前期投资大，但从长期看，随着技术成熟和规模效应，能降低二氧化碳减排成本。如中国海油恩平15-1项目，每年封存量达30万吨，未来随着类似项目增多和技术优化，有望进一步降低单位减排成本。将二氧化碳注入油气田可提高油气采收率，增加油气产量。如美国佩特拉诺瓦项目，每年捕集二氧化碳160万吨用于提高石油采收率，海上二氧化碳封存示范工程的实施也为海上油气田增产提供了可能，从而带来更多经济效益。参与项目的企业可积累技术经验，提升在低碳领域的技术实力和市场竞争力。如海洋石油工程股份有限公司通过该项目，在国内外主流ESG评级中处于行业前列，吸引更多投资和项目合作机会，为企业带来更多经济收益。项目带动二氧化碳捕集、运输、监测等相关产业发展，创造新的经济增长点和就业机会。如在捕集环节需研发新型吸收剂、吸附材料等，运输环节需专业船舶、管道建设与维护等，均会促进相关产业发展。▏除经济效益外，海上二氧化碳封存示范工程项目还有哪些效益？该项目每年可封存二氧化碳30万吨，累计超150万吨，大量减少了二氧化碳向大气的排放，对缓解全球气候变暖产生积极影响，助力我国“双碳”目标的实现。恩平15-1油田伴生气中二氧化碳含量高达95%，若按常规开发，二氧化碳排放将危害海洋生态。封存二氧化碳可避免其对海水酸化等不良影响，保护海洋生物多样性。项目的实施为海上油气田的绿色开发提供了技术支持，在减少碳排放的同时，保证了油气资源的稳定供应，对维护国家能源安全具有重要意义。项目攻克了海上二氧化碳封存的多项技术难题，实现了7项国内首创技术，推动了我国在二氧化碳捕集、处理、注入、封存和监测等方面的技术进步，提升了我国在相关领域的技术水平和国际竞争力。项目的开展培养了一批专业技术人才和科研团队，为我国未来的二氧化碳封存及相关领域的发展提供了人才储备，推动了相关学科的发展和创新。作为一项具有示范意义的重大工程，该项目向社会展示了我国在应对气候变化方面的积极态度和行动，有助于引导社会各界增强低碳意识，推动全社会形成绿色低碳的生产生活方式。我国海域沉积盆地分布广、地层厚度大、构造底层圈闭多，二氧化碳地质封存的预测潜力达2.58万亿吨，能为项目提供良好地质条件，且恩平15-1油田的“穹顶”式地质构造如倒扣的“巨碗”，储存量大、封闭性强，可长期稳定封存二氧化碳。采用海上平台特有的模块化和成橇布置方式，应用相态控制、脉冲控制、联合振动分析等前沿技术，还研制了适用于海洋高湿高盐环境的首套超临界大分子压缩机和首套复合材料二氧化碳分子筛脱水橇，提升了设备性能与可靠性，确保了二氧化碳的高效捕集、处理和注入。海上封存二氧化碳无需征地，避免了与陆地居民和土地利用等方面的冲突，且选址相对容易，同时远离人口密集区，安全性更高，对环境影响小，可有效降低海洋油气开采过程中的碳排放，保护海洋生态环境。该项目预计高峰期每年可封存二氧化碳30万吨，累计封存超150万吨，相比陆地封存项目，海上二氧化碳封存具有更大的封存规模和减排潜力，能为实现碳达峰碳中和目标做出更大贡献。项目加装了光纤监测装置，每隔1米就有1个监测点，能够全方位、实时监测注气管柱是否存在泄漏，及时发现并处理潜在风险，保障了二氧化碳封存的安全性和可靠性，也为后续的封存效果评估提供了数据支持。作为我国首个海上二氧化碳封存示范工程，其成功实施填补了我国海上二氧化碳封存技术的空白，为未来海上二氧化碳封存项目提供了宝贵的技术经验和工程实践参考，推动了我国二氧化碳封存技术的发展和应用。详细了解地下地质结构，包括地层的孔隙度、渗透率、岩石力学性质等参数，以确保封存层有良好的密封性和稳定性，能够长期容纳二氧化碳。如洋流、水温、海洋生态系统等，充分考虑这些因素对封存设施和二氧化碳扩散可能产生的影响。1.采用高质量、耐腐蚀性强的材料建造封存设备和管道如使用特殊合金或复合材料，确保其在海洋环境下能够长期稳定运行，防止二氧化碳泄漏。例如分布式光纤传感器，可以实时监测二氧化碳的压力、温度、流量等参数，以及管道和封存地层的状态，能够及时发现微小的泄漏迹象。对二氧化碳的注入速率、压力等关键参数进行严格控制，确保封存过程安全稳定。包括检查设备的密封性、更换老化部件等，同时加强对维护人员的专业培训，提高他们的操作技能和安全意识。针对可能出现的二氧化碳泄漏等事故，明确应急处理流程、责任分工和资源调配方式。提高应对突发事故的能力，同时储备必要的应急物资，如泄漏封堵材料、防护设备等。▏我国的海上封存二氧化碳技术与世界上其他国家相比，具有哪些优势？我国已成功掌握海上二氧化碳捕集、处理、注入、封存和监测的全套技术和装备体系，填补了国内空白。例如恩平15-1平台的示范项目，其二氧化碳封存模块包含分子筛、冷却器、压缩机等设备，以及配套的管道系统，实现了系统整合。针对海上高湿高盐环境，我国研制了首套复合材料二氧化碳分子筛脱水橇、适用于海洋环境的超临界大分子压缩机等设备，还创新采用低温流变性稳定钻井液，攻克了高难度浅层大位移井的钻井难题，确保了二氧化碳的高效捕集与安全封存。我国科研人员对海底地质构造进行了深入研究，找到了如恩平15-1平台附近的“穹顶”式地质构造等适合二氧化碳封存的地质环境，其储存量大且封闭性强，能够长期稳定地封存二氧化碳。我国海上二氧化碳封存技术不仅可应用于海上油气田伴生二氧化碳的封存，还可为深远海风光潮汐温差能等新能源开发过程中的碳封存提供支持，实现多场景下的二氧化碳减排。据《日本经济新闻》调查，2000年至2024年2月，中国在二氧化碳捕集和封存领域的专利总数达10191项，几乎占全球相关专利总数的一半，是美国的3倍，这体现了我国在该技术领域的研发投入和创新成果，为技术的持续发展提供了有力支撑。▏我国的海上封存二氧化碳技术在应用过程中面临哪些挑战？海上环境复杂，高湿高盐的条件对封存设备的耐腐蚀性提出了更高要求，需要进一步研发和使用更耐腐蚀的材料及防护技术。此外，长期监测二氧化碳在海底的封存状态和泄漏风险难度较大，需要更先进、可靠的监测设备和技术手段，以确保封存的安全性和稳定性。海上二氧化碳封存项目的前期建设成本高昂，包括海上平台的建设、二氧化碳捕集与处理设备的购置安装、海底地质勘探以及回注井的钻探等。同时，项目的运营和维护成本也较高，如设备的运行维护、能源消耗、监测评估等，这对项目的经济可行性和投资吸引力带来挑战。尽管有相关研究和监测，但二氧化碳封存对海洋生态系统的长期影响仍存在一定的未知性，如对海洋生物、水质、海底沉积物等的潜在影响，需要深入研究和长期评估。此外，在地震等地质灾害发生时，海底封存的二氧化碳有可能发生泄漏，引发一系列环境问题，需要制定相应的风险应对预案。海上二氧化碳封存涉及多领域多部门，需要完善相关法律法规和监管体系，明确各部门职责，加强协同管理。目前在项目的审批、运行、监测、责任认定等方面的法规和监管还不够健全，需要进一步细化和完善，以确保项目的合法合规运行。公众对海上二氧化碳封存技术的了解有限，可能存在对其安全性和环境影响的担忧，从而影响项目的推进。因此，需要加强科学普及和宣传教育，提高公众对该技术的认知和接受度，营造良好的社会氛围。随着全球气候变暖的日益严峻，海上“碳封存”项目的重要性愈发凸显。它不仅为我国应对气候变化提供了新的思路与解决方案，也为全球碳减排事业贡献了中国智慧与中国力量。未来，我们有理由相信，在科研人员的共同努力下，海上“碳封存”技术将更加成熟与完善，为地球家园的绿色发展注入新的活力与希望。毕业于新西兰林肯大学。对大众科普知识拥有浓厚兴趣，曾在多个科普期刊上发表过科普文章。关注事实，积极探索前沿科技。