不受待见的二氧化碳，其实并非一无是处，你造不？
▶图片来源于网络
二氧化碳的日子最近不好过。
在碳达峰、碳中和成为热词的当下，
二氧化碳带着最主要温室气体的标签
“不受待见”。
减排当然非常重要，
变废为宝的利用也值得重视。
除了常见的制碳酸饮料、救火、
医疗、舞台效果等领域，
二氧化碳在油田开发领域大有可为。
气态的二氧化碳是温室气体，固态的二氧化碳是干冰，二氧化碳在一定的温度、压力条件下为液态。
在中国石化华东石油局泰州采油厂，液态二氧化碳储存在零下20摄氏度、压力2兆帕的卧式储气罐里，并通过压注泵注入地下油层。
▶华东石油局职工在注气井巡回检查。
液态二氧化碳注入地下，随着压力和温度升高，会由液态变成气态，当达到混相压力时，就与原油合为一体，由两相变为一相，可以更容易地采出原油，也就是技术人员所说的混相驱油。
而当地层条件（如温度、压力等）达不到混相时，地层中二氧化碳与原油、水是三相，也就是技术人员所说的非混相驱油，此时二氧化碳重点发挥以溶解、膨胀、降黏为主的增能作用。
▶注气工人在抄写生产数据。沈志军 摄
早在上世纪80年代，泰州采油厂就开始探索二氧化碳驱油技术，到目前已先后建立16个二氧化碳驱油（吞吐）开发单元，累计注入二氧化碳86.1万吨，累计增油26.4万吨，建成了中国石化首个二氧化碳驱油示范区，也是应用最为成熟的示范区之一。
IN PRACTICE泰州采油厂的实践证明：二氧化碳可以让老油田保持年轻态。
如草舍油田开发于1979年，到2005年步入开发后期时，泰州采油厂决定在草舍油田泰州组实施二氧化碳驱，截至2020年底，草舍泰州组累计注气26.86万吨，累计增油7.4万吨，老油田逐步年轻化，并开始“奔跑”。
二氧化碳对低效油田也有奇效。
如北汉庄油田地质储量约百万吨，开发于2005年，至2016年末，油田综合含水率高达92%，被贴上低产低效的标签。2017年实施2C措施后，区块日产油由0.3吨升至9.5吨，含水率降至3%。
二氧化碳是提高采收率的利器。
如草中区块2019年日产油仅8吨，2020年实施增注二氧化碳、气水交替、井网恢复等技术措施，草中1-6井自受效以来一直保持自喷生产，区块当年增油3155吨，自然递减率为-18.3%。
像氟利昂一样循环制热
水套炉是油田加热原油常用的锅炉。它的原理是先燃烧燃料加热水，再用热水和蒸汽加热原油。它长这个样子——
在中国石化西北油田，燃气水套加热炉有1450台，年消耗燃气1.8亿立方米、排放二氧化碳10.5万吨。
西北油田规划明年建成千万吨级油气田、“十四五”期间持续上产，按常规模式，还需要加热炉750台，碳排放量将进一步增加，这与国家碳减排要求不相符。
也不是不想取代水套炉，技术人员遍尝各类工艺，但终因油井间距远、管线长、温差大，水套炉成为一座无法逾越的大山。
前年底，西北油田石油工程技术研究院地面所技术人员了解到，清华大学姜培学教授的团队研发了跨临界二氧化碳热泵技术，解决了常规热泵低温环境适应性差的问题，比电阻加热增效300%，于是主动联系。
▶空气源跨临界二氧化碳热泵
其原理与空调一样，但效果相反，二氧化碳就像氟利昂，被压缩为高温超临界气体，换热后变为低温低压气体，再进入压缩机反复循环，不断制取热量。
▶空气源跨临界二氧化碳热泵循环加热原油示意简图
听上去很美好，但该技术尚未用于原油加热领域。西北油田因此与清华大学技术团队及负责生产样机的山西新能源研究院联合研发这项技术。
具体方案设计历时半年，数易其稿，优化提升达31次。后经严格选材选型，样机于去年9月组装完毕，11月在S29-4X井进行现场试验，经历沙漠冬季5个月的低温考验，成功实现用电能替代燃气，可在零下20摄氏度环境下提供最高50摄氏度的温差，碳排放为零。
今年5月10日，试验进入第二阶段，联合团队将换热器由卧式管壳式优化为立式盘管式，换热性能提升13%，热交换能力比燃气水套炉提升5倍，吨油加热成本比水套炉降低0.14元。
1450台水套炉，即将退出大漠，油气生产和集输有望实现零排放。
怎么样，
二氧化碳其实还是很有用的，
您还知道二氧化碳有哪些用处？
策划：程 强
制作：张建芳
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