CCUS培訓(xùn)班的第十四堂課，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所李鵬春老師介紹中國(guó)海洋CCUS發(fā)展。中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所是國(guó)立綜合性海洋研究機(jī)構(gòu)，重點(diǎn)研究和發(fā)展具有南海特色的熱帶海洋資源與環(huán)境過(guò)程理論體系和應(yīng)用技術(shù)。自2005年以來(lái)，該所逐步形成了中國(guó)海上CCUS研究團(tuán)隊(duì)，致力于推動(dòng)廣東省海上CCUS的發(fā)展。團(tuán)隊(duì)成員參與了IPCC、CSLF報(bào)告編寫(xiě)，召集召開(kāi)了多次廣東省海上CCUS研討會(huì)和技術(shù)培訓(xùn)會(huì)，開(kāi)展了廣東省CCUS可行性研究、廣東省CCUS發(fā)展路線圖、南海北部CO2地質(zhì)封存潛力和篩選封存場(chǎng)地以及CO2-EOR評(píng)價(jià)等多個(gè)方面的研究，在推動(dòng)中英（廣東）CCUS中心成立、廣東省CCUS宏觀發(fā)展等方面也作出了重要貢獻(xiàn)。

CCUS陸上發(fā)展很快，雖然海上也是從2010年開(kāi)始，但是發(fā)展相對(duì)來(lái)說(shuō)比較緩慢。01

海上CCUS的類(lèi)型一般來(lái)說(shuō)包括四種類(lèi)型：從淺海到海底深部依次為CO2養(yǎng)殖海藻、海水封存、海底二氧化碳置換CH4水合物與封存以及深部油藏EOR與封存。

海水封存就是把二氧化碳注入到海里，不管液體還是氣體，溶解到海水里。這種方式的穩(wěn)定性容易受到臺(tái)風(fēng)、海流、地震等影響。

二氧化碳和甲烷有相似的特征，注入到海底淺層沉積物中，也可以形成相應(yīng)的CO2水合物，這個(gè)水合物比甲烷水合物形成的條件更容易，而且更穩(wěn)定。因此可以利用二氧化碳和甲烷水合物的置換，開(kāi)采甲烷，也是利用與封存的一種方式。

上圖中藍(lán)色點(diǎn)六邊形是甲烷水合物，CH4水合物分解，二氧化碳進(jìn)入到水合物，把甲烷置換出來(lái)，形成CO2水合物。下圖黃色點(diǎn)是甲烷，二氧化碳分子進(jìn)去之后，慢慢地?cái)U(kuò)散、滲透，把黃色點(diǎn)的甲烷置換出來(lái)。

二氧化碳水合物形成模擬，模擬時(shí)間很長(zhǎng)，十年、兩千年、兩萬(wàn)年，二氧化碳置換甲烷，二氧化碳形成水合物速度很慢，一旦CO2水合物形成之后，水合物比較穩(wěn)定分布。

海上二氧化碳驅(qū)油和封存設(shè)計(jì)的一個(gè)典型的流程，一般將陸上的二氧化碳運(yùn)輸到海上平臺(tái)，然后注入到井里驅(qū)油與封存。

海上盆地根據(jù)水深一般分為三種，海水深度小于四百米叫淺海海上盆地，四百到一千五百米叫做深水盆地，還有超過(guò)一千五百米的為超深水盆地。隨著水深的增加，開(kāi)發(fā)的成本、技術(shù)要求的難度都增大。目前大部分還在淺海區(qū)。圖示海上盆地就是紫色的地方。

2005-2009年，隨著時(shí)間越來(lái)越近，技術(shù)的提高，海上油氣資源發(fā)現(xiàn)的占比成分越來(lái)越多。隨著技術(shù)的進(jìn)步，投入的加大，海上油田發(fā)現(xiàn)勘探成果越來(lái)越多，存量逐步在增長(zhǎng)。海上二氧化碳驅(qū)油或者封存的潛力也是很大的。

海底地質(zhì)封存泄露方式與陸上類(lèi)似，也是通過(guò)井筒、斷層等通道上來(lái)。但海底和陸上不一樣，海底會(huì)溶解一部分，有可能保存到海底，或者保存到海底淺層沉積物里。

紅色是注入點(diǎn)，注入的二氧化碳向上冒的特征可以明顯看到。a)和b)顯示隨著注入量增多，氣體向上泄露運(yùn)移的形態(tài)越來(lái)越明顯， c)圖綠色線是注入34天以后，用海底的監(jiān)測(cè)工具觀測(cè)到的平面上的影響范圍。

據(jù)計(jì)算85%的二氧化碳溶解并保留在海底淺層沉積物里，只有15%上升泄漏到水里。主要的化學(xué)反應(yīng)就是二氧化碳跟水反應(yīng)形成碳酸，降低PH值，可以對(duì)海底的鈣質(zhì)進(jìn)行溶解。主要的影響是對(duì)海底的鈣質(zhì)生物產(chǎn)生影響，其他的影響比較小?？偟膩?lái)說(shuō)，二氧化碳跟水反應(yīng)影響海底酸堿平衡，對(duì)海底生態(tài)有一定影響，但是影響并不是特別大。

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相對(duì)陸上來(lái)說(shuō)，海上不用征地之類(lèi)的，沒(méi)有地下水污染問(wèn)題，因?yàn)檫h(yuǎn)離海岸。還有對(duì)人類(lèi)直接活動(dòng)的環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)很低。還有海上盆地地質(zhì)條件比陸上好很多，特別是我們國(guó)家，陸上地質(zhì)條件多為陸相，海上沉積地層多為海相地層，具有很好的儲(chǔ)集層物性和均質(zhì)性，因此海上地質(zhì)封存條件比陸上好很多。缺點(diǎn)就是海洋工程不管技術(shù)還是操作，技術(shù)要求和難度都很高，成本也比較高。03

海上油田的挑戰(zhàn)，除了像陸上一樣，需要有持續(xù)的氣源，要提高區(qū)域效率，另外就是布井，井網(wǎng)設(shè)計(jì)難度比較大，陸上是一般采用五點(diǎn)井網(wǎng)，注采可以聯(lián)排，但海上由于平臺(tái)條件限制，井的數(shù)量和布井方式都需要更合理的設(shè)計(jì)。04

我們也做了廣東海上CCUS線路圖，大概覺(jué)得2030年為分界線，跟科技部比較吻合，2020-2030年階段以小型研究、示范，最終大規(guī)模要到2040年左右。碳源主要是化工廠、電廠等。

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整理人：劉惠排   版：葉舒點(diǎn)