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　　新疆油田采油工艺研究院工程利剑系列报道之二 向地心“碳”路——新疆油田CCUS地面工程攻坚纪实

　　当准噶尔盆地腹地的日光刺破晨雾，新疆油田公司二氧化碳驱先导试验站内，一辆辆罐车正将捕集提纯的液态二氧化碳卸入站内储罐，再经泵加压后注入地下。在这里，“废气”变“驱油利器”，年注碳百万吨的纪录，让新疆油田站上国内CCUS（碳捕集、利用与封存）规模化应用的潮头。

　　碳源从电厂、炼厂“捕捉”而来，经长距离管输抵达油田，再精准注入地下驱油，采出液还需安全集输处理——这条横跨捕集、管输、注入、集输四大环节的地面工程链条，正是连接碳源与封存地的关键动脉，也是规模化推广CCUS必须打通的“最先一公里”与“最后一公里”。

　　正因如此，在采油工艺研究院（以下简称“采油院”），一群扎根戈壁的工程师正以技术创新为刃，逐项破解冻堵、腐蚀、高能耗等行业共性难题，为新疆油田“CCUS/CCS 1000万吨”目标铺就坚实的地面基石。

　　“高含CO₂采出气一过节流阀，温度骤降，管线外壁结霜是常态，严重时干冰喷射、阀门卡死，导致井口开井率不足。”回忆起CCUS试验初期的窘境，采油院地面工程研究所二级工程师廖涛眉头紧锁。

　　冻堵，是二氧化碳驱地面集输遭遇的第一只“拦路虎”。高压二氧化碳经井口节流后温降剧烈，极易生成水合物甚至干冰，堵塞管线与阀门。传统电加热带效力不足，高压井口加热器造价高昂且存在安全隐患。

　　采油工艺研究院CCUS地面团队在八区530先导试验站监测PSA脱碳装置运行。克拉玛依融媒记者 闵勇 摄

　　CCUS地面团队从热力学机理入手，创新形成CO₂驱井口水合物生成图版，精准预判不同工况下的冻堵风险阈值。在此基础上，团队摒弃了简单粗暴的升温思路，转而研发低成本、高安全性的自适应井口电加热橇装装置——可根据节流压差与实时温度动态调节加热功率，在保障安全的前提下将能耗降至最低。“既能保证不冻，又不会浪费一度电。”廖涛形象地表述。

　　这套低成本加热橇，连同井口节流温降控制技术体系，已在多个试验区推广应用，为稳定注碳驱油扫清了第一道障碍。

　　二氧化碳注入地下与原油“亲密接触”后，采出液形态发生了变化。“液体混着大量气泡，像奶昔一样黏稠，两小时不消散。”廖涛称之为“黑色奶昔”。这种泡沫油使用传统分离器消泡困难，计量误差一度超过50%，产油量、产气量根本算不准。

　　更严峻的是腐蚀。高浓度二氧化碳遇水形成强腐蚀性碳酸，实验显示，常规碳钢管线、储罐不到半年即可腐蚀穿孔，安全形势严峻。

　　难分离、难计量、易腐蚀——面对“黑色奶昔”的三重挑战，采油院CCUS地面团队探索出了“接转分离”的核心策略。

　　采油工艺研究院CCUS地面团队在八区530先导试验站查看液相集中注碳设备运行情况。克拉玛依融媒记者 闵勇 摄

　　在采出液流向大型处理站的集输前端，建设二氧化碳预处理站，将“危险分子”就地剔除。针对分离难题，开发新型高效分离器，内部集成特殊挡板、波纹板和扰流结构，廖涛说：“这就相当于给分离器装上了强力‘破泡器’和高速‘离心机’，像打蛋器一样打碎顽固泡沫。”

　　计量方面，CCUS地面团队创新研发出“压差式管组计量”技术，将泡沫油计量误差从大于50%大幅降至10%以内，为二氧化碳驱“一井一策”精细化管理提供了可靠数据支撑。

　　防腐攻坚同步推进，多种缓蚀剂、阻垢剂的优选评价已经完成，适配高含CO₂、Cl-环境的材质选择与药剂加注方案陆续落地，为集输系统长期安全运行系上了“安全带”。

　　然而，冻堵解了、泡沫破了、腐蚀控住了，碳从哪儿来、怎么运、注入后如何循环利用——更大的考题还在后面。

　　低浓度烟气碳捕集成本居高不下，是制约CCUSC7电子娱乐规模化应用的核心瓶颈。新疆油田内部碳排放源分散、浓度低，传统化学吸收法再生能耗高达2.4-3.5GJ/tCO₂，捕集运行成本在280—320元/吨，经济性难以承受。

　　破题的关键，在于节能工艺技术与新型药剂配方的协同攻关。2020年，随着国家“双碳”目标提出，地面工程研究所一级工程师吴燕将目光投向碳捕集技术领域。“碳捕集是油田绿色转型的关键，我们必须争分夺秒。”自此，她的办公室里一张CCUS技术路线图贴满便签，记录着每天的思考与推敲。

　　采油工艺研究院CCUS地面团队在八区530先导试验站开展运行指导。克拉玛依融媒记者 闵勇 摄

　　相变吸收剂的研发是降能耗的关键突破口。这种吸收剂吸收二氧化碳后会自发分为两相，二氧化碳富集于下层，仅需将下层送入再生塔，上层直接循环利用，大幅减少进入再生塔的液量，从而显著降低再生能耗。团队一头扎进药剂研发试验，从配方筛选到工艺匹配，每一组参数都历经反复论证与优化。最终，团队自主研发的相变吸收剂体系经现场标定，再生能耗较MDEA降低20%以上，大大降低了药剂再生能耗。

　　药剂端突破的同时，工艺端也在同步推进。CCUS地面团队以节能工艺的模拟研究为起点，在理论验证与方案比选的基础上，将富液分流、机械蒸汽再压缩、热泵等多项节能技术系统集成、优化耦合，逐步构建起热量回收与能量梯级利用的技术体系。与此同时，吴燕亲力亲为地推进油田首套千吨级中试平台的落地建设，加速模拟结论转化为中试验证的进程。药剂与工艺双管齐下，整套组合拳打下来可使再生能耗累计下降32%，为低浓度碳源经济捕集蹚出一条可复制、可推广的新路。

　　超临界二氧化碳长输管道，在国内尚处探索阶段，投产运行经验近乎空白。停输再启动、水击超压、安全放空、泄漏扩散等问题，均缺乏成熟技术方案和统一安全标准。而随着油田千万吨规划中二氧化碳管道建设提上日程，这一“无人区”必须有人闯。

　　CCUS地面团队系统建立二氧化碳超临界管输瞬态流动模型，覆盖停输再启动、水击、放空、泄漏扩散等全工况，创新应用动态模拟仿真、泄漏监测预警、自动减压保护等关键技术，通过大量试验验证瞬态输送特性，逐步形成超临界二氧化碳管道安全运行操作规范。“管道输送容不得半点闪失，每一组数据都要经得起推敲。”廖涛带领CCUS地面团队反复推演各种极端工况下的管输相态变化与压力波传播规律，为即将建设的百公里级二氧化碳管道提供技术“护航手册”。

　　注入端的难题同样在攻关之中。大排量超临界压缩机国内尚无成熟应用先例，密相注入泵在临界温度附近工况下性能下降、气化冻堵等问题突出，气水交替注入过程中的腐蚀和冻堵防控也面临复杂挑战。CCUS地面团队正联合国内装备制造企业推进密相注入泵国产化验证，同步优化密相注入工艺参数，力争在关键装备上早日实现自主可控。

　　站在准噶尔盆地放眼望去，这场从捕集到注入的全链条技术突围，既考验单点突破的深度，更考验系统集成的广度。

　　从碳源端看，新疆油田内部排放源分散，外部碳源如何高效匹配至各注入区块？“多源多汇”条件下的二氧化碳供需匹配，绝非简单的“点对点”拉运。CCUS地面团队创新提出“中碳西调，三纵三横”盆地源汇匹配空间布局，构建全生命周期供碳成本模型，为碳源选择和运输路径优化提供量化决策依据。

　　从地面与地质的协同看，注入的二氧化碳往哪儿跑、跑多远、何时突破，直接关系地面集输系统的处理能力和管网布局。“地质指路、地面跟进”不能停留在口号上。CCUS地面团队正推动地质地面一体化协同调控平台建设，力争让“地下流场”与“地面管网”真正对话。

　　这支平均年龄仅33岁的团队，正用青春丈量戈壁的深度。一级工程师吴燕、二级工程师廖涛扎根西北二十五载，从凝析气田到CCUS，从手绘管网到智能建模，见证了新疆油田地面工程从传统向绿色转型的全过程。如今，张海帆、马薛丽、于徽、许保珅等“90后”正从前辈手中接过接力棒，把实验室的推演落到戈壁的管线里，把方案图纸变成现场实实在在的产量与碳埋存量。自治区科技进步二等奖、质量管理二等奖、新疆油田公司科技进步一等奖……这些荣誉背后，是团队日复一日对工艺参数的打磨、对技术细节的较真。

　　国内CCUS地面工程没有现成的教科书，每一步都是从零起步。从捕集到管输，从源汇匹配到注入再到集输处理，这条全链条上的每一环，采油院的科研人员都拿出了“先驱者”的担当。从先导试验到百万吨级，从百万吨级再到千万吨级规划，这条路注定漫长而艰难，但在这片诞生过新中国成立后开发建设的第一个大油田的土地上，从来就不缺拓荒的勇气和坚守的耐心。当戈壁深处那一条条银色管线最终连点成网时，被安全“锁”进地层的不仅有二氧化碳，还有这一代能源报国者的青春与答案。