東南亞有望成為一個引人注目的案例，研究油氣生產(chǎn)商將如何很快面對擴大碳捕獲和存儲項目的現(xiàn)實。
圖1
一波海上碳捕獲和儲存項目的浪潮即將席卷整個東南亞，這讓人們對未來的挑戰(zhàn)產(chǎn)生了疑問，見圖1所示。
馬來西亞的減排計劃
2011年在馬來西亞Sarawak海域發(fā)現(xiàn)的Kasawari酸性氣田，如今是東南亞能源挑戰(zhàn)的一個象征。
馬來西亞國家石油公司希望明年獲得第一批天然氣。到2025年，該公司希望每天有9億立方英尺的天然氣從該油田流向位于Sarawak海岸的Bintulu液化天然氣出口設(shè)施。
但使該油田成為地區(qū)和行業(yè)領(lǐng)頭羊的，并不是它的天然氣。
當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到峰值時，馬來西亞國家石油公司計劃停止排放，并開始在未來20年里從該項目的油井中捕獲370 - 400萬噸/年的二氧化碳。
這超過了馬來西亞國家石油公司報告的2020年全年溫室氣體排放量的8%。從更有利于上游的角度來看，Kasawari的注入目標(biāo)大約相當(dāng)于每年770億立方英尺的天然氣。
為了讓如此大量的二氧化碳永遠(yuǎn)看不到陽光，馬來西亞國家石油公司需要一個專門的平臺，該平臺正在設(shè)計中。它還需要一條138公里長的管道，將二氧化碳輸送到枯竭的油田進(jìn)行永久儲存。
特別值得注意的是，Kasawari項目的第二階段不僅是這家馬來西亞國家石油公司在大規(guī)模碳捕獲和存儲(CCS)方面的首次嘗試。
Kasawari計劃于2024年啟動，其注入速度是挪威北極光CCS計劃的兩倍多，一年后將成為世界上最大的海上CCS項目。
Kasawari氣田位于水深約108米，是全球計劃開發(fā)的二氧化碳含量最高的氣田之一。當(dāng)油井流動時，預(yù)計將有40%的二氧化碳排放出來。
但由于馬來西亞國家石油公司也簽署了到2050年成為凈零排放國的協(xié)議，排放該油田的廢氣在很長時間內(nèi)不會是一個可行的選擇。
該項目的規(guī)模之大，以及對馬來西亞國家石油公司來說是某種意義上的處女航，已經(jīng)引起了人們對CCS將對東南亞上游項目開發(fā)成本產(chǎn)生的影響的關(guān)注。
雷斯塔能源公司的一項新研究表明，在Kasawari添加CCS所需的資本投入將使該項目的盈虧平衡天然氣價格從大約3.50美元/千立方英尺提高到5美元/千立方英尺以上。
這家能源咨詢公司也看到了類似的情況，尤其是在其他海上含硫天然氣項目中，可能需要使用CCS來減少由生產(chǎn)驅(qū)動的排放。在馬來西亞首都吉隆坡，有關(guān)能源價格上漲以及東南亞國家在CCS方面雄心的討論層出不窮。供應(yīng)問題可能會突然出現(xiàn)，這正是雷斯塔論文的主題。
雷斯塔能源公司分析部副總裁普拉蒂克·潘迪說:“這些項目中的大多數(shù)肯定還處于研究階段。”
來自馬來西亞、印度尼西亞和越南的未來油氣資源有近一半面臨延期和成本嚴(yán)重超支的風(fēng)險。這是基于計劃在2025年做出最終投資決定的項目，金額約為45億BOE。
“但比技術(shù)更大的挑戰(zhàn)可能是這些項目的經(jīng)濟效益，以及運營商如何證明實施CCUS(碳捕獲、利用和儲存)和CCS的額外開發(fā)成本是合理的。”
項目規(guī)劃者面臨的問題源于這些酸氣資源。雖然一些儲層含有有毒易燃的硫化氫，但從成本角度來看，更大的問題是其二氧化碳濃度。
最低的是二氧化碳含量為15%的油田，還有像Kasawari這樣的油田，二氧化碳含量高達(dá)40%。
馬來西亞國家石油公司此前承認(rèn)，Kasawari的CCS階段將增加其最初的支出計劃，但它仍希望以經(jīng)濟的方式提供天然氣。
考慮到今天的市場，這可能并不難想象。有人可能會說，考慮到亞洲液化天然氣現(xiàn)貨價格最近一直在創(chuàng)紀(jì)錄的60美元/立方英尺以上，即使開發(fā)成本上漲50%也可以忍受。不過話說回來，預(yù)測長期價格走勢可能是徒勞的。
潘迪指出，“顯然，運營商對克服這些挑戰(zhàn)有很高的信心，因為這關(guān)系到很多問題。”他的言論是對酸性天然氣將在東南亞能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)中發(fā)揮巨大作用的肯定。
雷斯塔的論文是在大會上展示的幾篇論文之一，強調(diào)了宣布CCS項目是多么容易的一部分。僅僅執(zhí)行一個項目，然后從那里擴大規(guī)模，這是一項艱巨的任務(wù)，需要數(shù)十億美元、不可預(yù)見的挫折和數(shù)不清的工程工作。
為了成為該地區(qū)CCS技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，馬來西亞國家石油公司分享了關(guān)于Sarawak州海岸一個枯竭油藏泄漏潛力建模研究的早期規(guī)劃工作細(xì)節(jié)。
這項工作揭示了如果封井和棄井(P&A)成為逸出二氧化碳的載體會發(fā)生什么。最終得出的結(jié)論是，如果泄漏足夠小，對環(huán)境的影響可能是最小的和局部的。
另外，在澳大利亞的工作也集中在CCS資產(chǎn)面臨的完整性問題上。斯倫貝謝的一篇論文解釋了傳統(tǒng)水泥在暴露于高濃度二氧化碳時如何降解。這就是為什么在澳大利亞的第一口海上二氧化碳注入井中，封堵棄井作業(yè)使用了一種特殊的抗二氧化碳水泥。
在中游部分，馬來西亞國家石油公司還展示了它如何使用先進(jìn)的軟件來模擬如何通過繁忙的現(xiàn)有管道網(wǎng)絡(luò)移動捕獲的二氧化碳和天然氣。
與此同時，德西尼布能源公司正在提供一種避免管道交通的方法，它稱之為“C-Hub”的浮動二氧化碳排放設(shè)施。這家工程公司的想法包括建立一支專門建造的油輪船隊，在工業(yè)港口裝載液化二氧化碳，并將其運送到樞紐進(jìn)行連續(xù)注入。
圖2
Kasawari酸性氣田位于Bintulu北部近200公里處，Petronas在那里運營著一個3000萬噸/年的液化天然氣綜合設(shè)施，使其成為世界上最大的液化天然氣設(shè)施之一，見圖2所示。
今天花 明天賺
上述技術(shù)的發(fā)展，以及在吉隆坡為期4天的會議上展示的其他技術(shù)，都反映出CCS是一個剛剛萌芽的行業(yè)——不是一個蓬勃發(fā)展的行業(yè)。
這是正確的，部分原因是兩個關(guān)鍵的商業(yè)促成因素——成熟的碳信用市場和碳稅——在當(dāng)今世界的大部分地區(qū)并不是主要力量。
然而，亞洲場外交易市場的許多人士承認(rèn)，事情已成定局，東南亞的交易運營商如今正試圖搶先一步。
正如潘迪所描述的那樣:“在某種程度上，不做CCS的代價可能會更糟，因為印尼和馬來西亞政府都在討論在不久的將來實施碳稅的路線圖。”
盡管馬來西亞的所有財政措施尚未落實到位，但馬來西亞國家石油公司已經(jīng)走上了許多國際石油公司近年來采取的道路。它希望現(xiàn)在就走在前面，以便以后能夠盈利。
馬來西亞國家石油公司首席執(zhí)行官騰庫·穆罕默德·陶菲克在接受亞洲OTC會議參與者的采訪時強調(diào)，該公司在今年3月推出首個碳管理業(yè)務(wù)后，將在這方面開展更多工作。
他說:“這個新部門將專注于通過管理碳存儲組合來加快我們在整個集成價值鏈上的脫碳努力，不僅為我們的業(yè)務(wù)產(chǎn)生的排放，而且有可能建立一個區(qū)域性的碳排放存儲中心，作為新的收入來源。”
用酸性氣體為未來加油
簡單地說，東南亞的短期能源前景高度依賴酸性氣體，業(yè)內(nèi)也稱其為受污染氣體，因為酸性氣體約占剩余產(chǎn)量的一半。最大的缺點是，即使不考慮CCS的成本，處理酸性氣體的成本也是出了名的高。
但隨著這個擁有約6.5億人口的11個國家進(jìn)一步放松對大流行的限制，一些國家預(yù)計將見證每年5%或更高的經(jīng)濟增長率。
為了推動這一增長，該地區(qū)70%的石油和天然氣公司(由國家石油公司領(lǐng)導(dǎo))將在未來3年內(nèi)在綠地項目上投入250億美元。雷斯塔的數(shù)據(jù)顯示，相比之下，前5年的投資僅為20億美元。
這波潛在的資本支出浪潮，在很大程度上是由亞洲各地要求停止建設(shè)新的燃煤電廠、轉(zhuǎn)而推動轉(zhuǎn)向或建設(shè)低排放的燃?xì)怆姀S的指令推動的。
隨著碳排放成為該行業(yè)不受歡迎的主要角色，CCS突然成為東南亞幾個最大天然氣發(fā)現(xiàn)計劃的中心角色。
這將使東南亞成為未來數(shù)年需要監(jiān)測的重要案例，因為東南亞富含二氧化碳的酸性氣田。雷斯塔對東南亞天然氣供應(yīng)前景的分析有助于解釋原因。
到2030年，天然氣預(yù)計將占東南亞碳?xì)浠衔锟偖a(chǎn)量的三分之二以上;
未來一半以上的分子將來自未開發(fā)的發(fā)現(xiàn)——大約90%是在近海發(fā)現(xiàn)的;
雷斯塔數(shù)據(jù)還顯示，預(yù)計約40%的海上天然氣含有大量的二氧化碳或其他污染物。
圖3
雪佛龍位于澳大利亞巴羅島的高更液化天然氣項目，在經(jīng)過多年的拖延后，該項目的碳捕獲和存儲設(shè)備讓這家美國公司損失了31億美元，見圖3所示。
世界上最大的CCS設(shè)施之一
比Kasawari的預(yù)測更令人震驚的是，雷斯塔預(yù)計，bp在巴布亞新幾內(nèi)亞運營的Tangguh天然氣田盈虧平衡價格將翻一番，至約6.50美元/立方英尺。該油田位于水深約60米處，BP正考慮利用枯竭的水下油藏為油田增加一個CCS階段。
最近在印尼近海發(fā)現(xiàn)的阿巴迪液化天然氣項目可能會受到影響。該油田的運營商日本Inpex仍在評估開發(fā)近10萬億立方英尺海上天然氣所需的投資。雷斯塔正在考慮的一個考慮是，可能包括CCS設(shè)施，這意味著首次天然氣盈虧平衡在8美元/千立方英尺左右。
在這種情況下，隱現(xiàn)的是行業(yè)近期CCS項目未能達(dá)到預(yù)期的歷史。
馬來西亞國家石油公司沒有透露關(guān)于卡薩瓦里CCS計劃的很多細(xì)節(jié)，包括預(yù)計的成本。但該公司表示，預(yù)計將在海上儲存7600萬噸LNG，這大約是雪佛龍通過其附屬于Gorgon液化天然氣廠的CCS操作目標(biāo)產(chǎn)量的75%。
雷斯塔的論文強調(diào)了這一對比，將Gorgon LNG開發(fā)描述為“一次難忘的經(jīng)歷，證明CCS仍然非常復(fù)雜。”
由于Gorgon油藏含量約為14%，其開發(fā)要求co2注入速率在3.5 - 4.0萬噸/年之間。
這樣的規(guī)模使得雪佛龍項目成為世界上最大的CCS設(shè)施之一。然而，讓CCS的宏偉計劃黯然失色的是，它比計劃推遲了3年才開始運行，這意味著已經(jīng)在運行的液化天然氣工廠被迫排放了比計劃多出數(shù)兆噸的二氧化碳。
到2019年在西澳大利亞巴羅島啟動時，高更的CCS設(shè)施花費了這家美國超級巨頭31億美元。這提醒人們，與馬來西亞國家石油公司的CCS項目不同，雪佛龍項目是在陸地上建造的，盡管位置偏遠(yuǎn)。在啟動CCS工廠后，雪佛龍公司繼續(xù)面臨著許多問題，其中一些問題被認(rèn)為是由儲存庫中的沙子堵塞引起的。這迫使液化天然氣業(yè)務(wù)排放更多的二氧化碳，導(dǎo)致雪佛龍及其合作伙伴去年同意購買超過1.6億美元的碳信用。
凡事都有第一次嘗試
在會議討論中，東南亞的高管們并沒有回避他們是CCS游戲的新手這一事實。
馬來西亞國家石油公司卓越中心副總裁陳嘉成在臺上指出，他的公司從21世紀(jì)初就開始與日本合作伙伴合作CCS示范項目。然后他說，當(dāng)馬來西亞國家石油公司在其大型Kasawari項目中擔(dān)任領(lǐng)導(dǎo)角色時，一種不同的情緒產(chǎn)生了。“當(dāng)你第一次這樣做的時候，會有保守主義的傾向，”他在談到早期決策過程時表示，雖然沒有分享具體的例子，很早就清楚，該公司無法獨自攀爬學(xué)習(xí)曲線。
這意味著要打電話和其他公司有CCS經(jīng)驗的同事見面。他稱，與外界的聲音“進(jìn)行了很多次循環(huán)對話”后，“你回來，看著它，說，‘嘿，我們錯過了這個。讓我們再來一次。’”
現(xiàn)在，這些知識共享從馬來西亞國家石油公司回流到泰國PTTEP公司，后者是該公司在Lang-Lebah酸性天然氣項目中的合作伙伴。
Lang-Lebah于2019年在沙撈越海域發(fā)現(xiàn)，天然氣儲量高達(dá)4萬億立方英尺，是泰國國家石油公司有史以來最大的發(fā)現(xiàn)，也被視為petronas擁有的Bintulu液化天然氣設(shè)施未來的關(guān)鍵供應(yīng)來源。
據(jù)估計，該油田的儲層二氧化碳含量為17%，因此項目規(guī)劃人員正在考慮加入馬來西亞的第二個大型海上CCS項目。雷斯塔認(rèn)為，如果該項目在具備CCS能力的情況下投入使用，首個天然氣項目將會在接近6美元/立方英尺的水平上實現(xiàn)收支平衡。
隨著前端工程的推進(jìn)，PTTEP高級副總裁Nopasit Chaiwanakupt強調(diào)了與馬來西亞國家石油公司和國家監(jiān)管機構(gòu)馬來西亞國家石油管理公司早期合作的重要性。他說:“我們需要合作，我們需要相互學(xué)習(xí)，而不是浪費時間。”“我們不需要重新發(fā)明輪子;我們不需要經(jīng)歷同樣的錯誤。”
如何避免二氧化碳泄漏
在這個舞臺上，沒有人愿意犯一個錯誤，那就是忽視與二氧化碳泄漏相關(guān)的風(fēng)險。
以馬來西亞為例，到目前為止，已確定的16個枯竭油田的二氧化碳存儲容量約為46萬億立方英尺。從紙面上看，這些已消耗的資產(chǎn)擁有足夠的孔隙空間來儲存美國未來的所有排放，甚至一部分。
但如果注入的一些二氧化碳找到了出路，會發(fā)生什么呢?
在OTC 31447中，來自馬來西亞國家石油公司的作者分享了該公司如何使用數(shù)值模型來研究該問題，該地區(qū)計劃在幾年后開始注入砂撈越。模擬的罪魁禍?zhǔn)资荘&A井，這些井已經(jīng)成為了逸出二氧化碳的通道。該文件涉及兩種情況:
在三口水下封井作業(yè)中，出現(xiàn)了相對較小的6萬噸/年泄漏；
在封井作業(yè)中，漏失層間封隔的井眼泄漏量為500萬噸/年；
從某種角度來看，最大的泄漏量可能還不到馬來西亞國家石油公司在Kasawari CCS項目中注入的石油量的1%。
模型顯示，在3年的時間里，較小的泄漏對海洋酸度的影響可以忽略不計。
對于更大的泄漏，一股微酸性的羽流可能會在海床附近形成。這將被控制在井口附近的局部區(qū)域，在200米半徑以外，pH值可能只會下降1%。
雖然有些人可能不認(rèn)為這個結(jié)果是理想的，但一個更有可能引起信心的發(fā)現(xiàn)是，5億噸/年的泄漏沒有導(dǎo)致任何二氧化碳?xì)馀莸降乇砗痛髿庵小?br />
相反，該模型預(yù)測，在這種順序和如此深度的泄漏將在二氧化碳?xì)馀萆仙胶５?米以上之前完全溶解它們。
對于Petronas來說，建模結(jié)果表明，少量的滲漏是低風(fēng)險的問題。隨著海底存儲的開始，這些數(shù)據(jù)也將有助于該公司未來的監(jiān)測工作。
由斯倫貝謝、挪威鉆井管理公司AGR和澳大利亞政府支持的碳網(wǎng)項目共同發(fā)起的OTC 31562項目則涵蓋了另一個角度——如何防止新油井泄漏。
澳大利亞的第一口CCS注入評定井于2019年12月- 2020年1月鉆探完成，論文的重點是隨后不久進(jìn)行的P&A作業(yè)。該案例研究需要注意的是，二氧化碳不僅會對鋼管造成腐蝕風(fēng)險，還會削弱通常用于建井和P&A的水泥。
這個問題涉及液態(tài)二氧化碳保持在臨界溫度和臨界壓力(即超臨界)或高于臨界溫度和臨界壓力(即超臨界)時對傳統(tǒng)水泥的影響，或二氧化碳?xì)怏w溶解于水中時形成的碳酸的影響。
在當(dāng)?shù)氐奈褰鸬昕梢哉业讲ㄌ靥m水泥，它也是一個行業(yè)的支柱，在世界各地的無數(shù)個封堵井中被泵入。
它對二氧化碳引起的反應(yīng)(稱為碳酸化)也相對不受保護(hù)。斯倫貝謝實驗室的測試表明，在CO2暴露的6個月內(nèi)，固化的波特蘭水泥的核心樣品會隨著材料慢慢滲出而惡化。
該論文的合著者、斯倫貝謝的客戶參與協(xié)調(diào)員阿里爾·萊昂斯在會議上解釋了這種誠信的喪失是如何隨著時間的推移而形成的:
“在接觸二氧化碳的最初幾周，碳化前緣侵蝕水泥鞘，開始失去機械強度。大約一個月時，微裂縫開始形成，方解石沉積增加，導(dǎo)致抗壓強度進(jìn)一步下降，滲透率增加。隨著時間的推移，水泥環(huán)逐漸被侵蝕，甚至連套管都暴露在外。這將導(dǎo)致套管老化。在這一點上，二氧化碳可以通過許多途徑遷移到表面。”
為了在未來幾年為澳大利亞的工業(yè)排放建設(shè)一個高達(dá)700萬噸/年的CCS中心，CarbonNet在進(jìn)行P&A時選擇了減輕這種分區(qū)隔離風(fēng)險，并在存儲系統(tǒng)中鉆了第一口評估井。
為此，該公司使用了一種由斯倫貝謝設(shè)計的商業(yè)抗二氧化碳水泥，這種水泥已在全球十幾個地區(qū)的高二氧化碳井中使用，包括CCS油田。雖然論文沒有透露斯倫貝謝水泥材料的細(xì)節(jié)，但文章指出，斯倫貝謝的配方基本上不會產(chǎn)生導(dǎo)致水泥浸出和弱化的關(guān)鍵反應(yīng)。
還需關(guān)注中游領(lǐng)域
一位來自中國的能源高管在分享有關(guān)加強CCS的其他重要經(jīng)驗的同時，強調(diào)了一個值得更多關(guān)注的領(lǐng)域，那就是二氧化碳的運輸及其成本。
對于較小的東南亞國家來說，這引發(fā)了關(guān)于跨境框架的討論，該框架將使二氧化碳能夠輕松地從一個國家的排放源轉(zhuǎn)移到另一個國家的存儲中心。這將類似于挪威的北極光項目。
PTTEP的柴瓦納庫普特說，在沒有必要的政策到位的情況下，為這樣的發(fā)展計劃還為時過早，但暗示最終將需要它來刺激國內(nèi)存儲。
他將這一概念與PTTEP自己在外國開展項目的戰(zhàn)略進(jìn)行了比較，“我們以更高的價格向出口市場出售天然氣，然后用該項目的收入補貼當(dāng)?shù)厥褂玫奶烊粴狻?rdquo;
柴瓦納庫普特補充說:“也許我們必須有一個開放的、跨國界的二氧化碳項目，這樣我們就可以從更高的碳價格市場獲得收入和收入，以補貼我們的當(dāng)?shù)乜蛻?，這些客戶無法負(fù)擔(dān)更高的資本成本。”
這些表達(dá)顯示了上游公司是如何理解他們不僅進(jìn)入了存儲業(yè)務(wù)，而且也進(jìn)入了移動業(yè)務(wù)。唉，這意味著需要檢查更多的技術(shù)問題。
因為二氧化碳具有腐蝕性，所以管道中的二氧化碳濃度必須達(dá)到每個管道所能承受的濃度。因為它是氣體，有體積，捕獲的二氧化碳需要被發(fā)送到有空間的地方。
馬來西亞國家石油公司雄心勃勃地想成為一個二氧化碳排放中心運營商，它正在研究如何最好地利用現(xiàn)有的管道和設(shè)施來運輸二氧化碳。使用這些基礎(chǔ)設(shè)施將降低資本和運營成本。
訣竅在于知道如何指揮交通。在OTC 31490中，該公司的軟件方法被稱為網(wǎng)絡(luò)模擬模型，被“用于仔細(xì)檢查基礎(chǔ)設(shè)施”，并為高二氧化碳含量的酸性氣體創(chuàng)建一個“專用走廊”。 一個擬議中的液體二氧化碳浮動注入樞紐的渲染圖，或者被稱為C-Hub，見圖4所示。
這種模型對于預(yù)測各種裝載場景和設(shè)計能夠處理特定濃度二氧化碳的處理地點的路線至關(guān)重要。
與此同時，馬來西亞國家石油公司的系統(tǒng)被用來識別“不良行為者”或阻礙最有效運輸選擇的設(shè)備和流程。
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