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海(hǎi)洋CO2管道輸送技術現狀與展望丨中國工程科學(二(èr))

2024-07-09
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五、海洋CO2管道材(cái)料技術及(jí)麵臨(lín)的挑戰

(一) CO2管道材料斷裂行為及止裂措施

管(guǎn)道(dào)運行過程中受到(dào)的(de)第三方機械損傷、內外腐蝕、焊接缺陷及應力等材料 / 結構缺陷,都可(kě)能成為CO2管道斷裂的裂紋源。海底CO2管(guǎn)道斷裂行為由管道材料、環(huán)境溫度、減壓波特(tè)性等因素共同決定。CO2的焦耳 ‒ 湯姆遜係數較大,故泄漏(lòu)口附(fù)近溫降顯著,管道材料韌性(xìng)變差。通常情況下,CO2管道以韌性斷裂為主,CO2泄漏(lòu)造(zào)成的減壓波傳播速(sù)度小於天然(rán)氣等介質,密(mì)相或超臨界態CO2輸送管(guǎn)道更易發生裂紋(wén)長程擴展。當泄漏管道的(de)減壓波速度高於裂紋擴展速度時,裂紋停(tíng)止擴(kuò)展(zhǎn)。

1. 管道(dào)材料韌脆轉(zhuǎn)變

在常(cháng)溫條件下,碳鋼管(guǎn)道(dào)材料在(zài)受力後多表現為韌性斷裂,隨著溫度下降其斷裂韌性逐漸變差;當環(huán)境溫度低於韌脆轉變(biàn)溫度時,相應斷裂韌(rèn)性急劇下降(jiàng),表現(xiàn)為脆性(xìng)斷裂特征。參(cān)照陸上CO2管道的規模(mó)泄漏實驗,管壁溫度局部可降低至-70 ℃,此條件下管道材料存在較高的脆性斷裂風險(xiǎn)。在海(hǎi)底CO2管道泄漏(lòu)過程中,海水壓力、水合物形成能夠抑製CO2釋(shì)放,海(hǎi)水良好的熱傳導特性(xìng)也可緩解管道局部溫降(jiàng),但尚未有係統理論或大規模(mó)海底CO2管道泄漏的模擬實驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證(zhèng)沿程(chéng)的溫度與壓力變化、裂紋擴展等特性。

2. 管道斷裂的影響因素

材料力學(xué)性能和(hé)缺陷是導致CO2管道(dào)斷裂擴展的主要內因。材料的斷裂韌性越高,裂紋開(kāi)動難度越(yuè)大、擴展速度越慢,更易於(yú)實現(xiàn)止(zhǐ)裂。管道材料的製造缺陷、腐蝕缺(quē)陷等造成應力集中,當(dāng)局部應力(lì)超過材(cái)料斷裂韌性極限時將演變為裂紋源。焊接接頭(tóu)在強度、韌性等方(fāng)麵與管道主體存在一定差異,特別是焊縫的(de)熱(rè)影響區(qū)往往是海底管(guǎn)道的薄(báo)弱點,對裂紋萌生和擴展(zhǎn)起到關鍵而不利的影(yǐng)響。

管道泄漏(lòu)導致的溫降和減壓波是管道裂紋擴展的關鍵外因。低溫條件下材料斷裂韌性變差,不利於(yú)限製裂紋擴展。在CO2管道泄漏過程中,如果減(jiǎn)壓波傳播速度低於(yú)裂紋(wén)擴展速度,裂紋前端在高(gāo)應力下(xià)將加速擴展。相較於氣相和密相CO2,超臨界CO2的初始減壓波速度最小,更難自(zì)發止裂。雜質(zhì)氣體會(huì)影響CO2流體的相行為、減壓(yā)波傳播,對管道斷裂擴展的影響更加複雜。例如,雜質氣(qì)體N2含量越高,所需的止裂(liè)韌性值越高。

3. 管道斷裂控製措施

抑製CO2管道長距離斷裂擴(kuò)展的(de)措施主要有:提高管道自身斷裂韌性以適應CO2流體的動態變(biàn)化,采用止裂器強製止裂。對比減壓波速度和裂紋(wén)擴展速度,參照天然氣管道斷裂方向的Battelle雙曲線(xiàn)法,可判(pàn)定管道依(yī)靠自身韌性止裂(liè)的可能性;盡管該方法(fǎ)被認為不(bú)能直接(jiē)應用於CO2輸送管道,但仍然是揭示流體與材料相互耦合作用的(de)重要(yào)依據。在國外一些CO2管道(dào)工程中,沿程每隔約300 m安裝止裂環以防止長距(jù)離開裂,但缺乏止裂裝置的(de)設計(jì)標準與使用準則。針對在役油氣管道轉輸CO2的改造工程,需重點(diǎn)評估使用止裂(liè)措施降低管道開裂的可行性CO2,盡管在役(yì)管道安裝止裂環的技術難度更(gèng)大、工程造(zào)價更高。 

(二) 高耐(nài)蝕及密封材料

海底CO2管道通常(cháng)采用低碳鋼材料(如低錳鋼(gāng)),麵臨著內(nèi)部CO2飽和電解質(zhì)、外(wài)部海水的聯合腐蝕作(zuò)用。超臨界(jiè)或密相CO2是(shì)良好的有機溶劑,與其接(jiē)觸(chù)的有機材料將(jiāng)會(huì)加速降解(jiě)失效(xiào)。

1. 不鏽鋼及耐(nài)蝕合金

不鏽鋼等耐蝕材料可確保CO2輸送係統的安全運行。在Sleipner海底碳封(fēng)存項目中,由(yóu)不鏽鋼製(zhì)成的短距離注入管道長期服役於含飽和水的CO2流體環(huán)境。世界第一口CO2注入井的絕大部分過流管件選擇了高耐蝕的316不鏽鋼材質,僅(jǐn)少量部件選用(yòng)了帶耐蝕防護層的碳鋼管(guǎn)道。對於長距離海底(dǐ)管道,考慮成本因素則建議在某些(xiē)薄弱部位(wèi)或關鍵部件使用(yòng)高耐蝕材料。在海洋CO2驅油工(gōng)程(chéng)項目中,雙金屬複合管道適用於CO2氣水交替注入管道等強腐蝕工況,根本性解決腐蝕問題。

2. 有機塗層及柔性(xìng)複合管

有機塗層(céng)廣泛用於(yú)海洋環境工程,成為(wéi)海工裝備延壽的經(jīng)濟性解決方案。海底管道外防腐層一般選用環氧類有機塗層,也較多與陰極保護等技術(shù)聯合使(shǐ)用。然而,受限於(yú)塗層材料的製備(bèi)缺陷(xiàn)、嚴格的可靠性(xìng)要求,有機塗(tú)層或其他類型塗層較少用於(yú)油氣管道(dào)內腐蝕防護;CO2管道不推薦(jiàn)采用有機(jī)或其他類型塗層的內腐蝕防護方案。美國SACROC管道項目(mù)采用噴塗玻(bō)璃纖維增強樹脂作為防腐層(céng),聚乙(yǐ)烯和塑料內襯層也試用於注入井油管(guǎn)腐蝕防護,這些經驗具有工程借鑒價值。柔性複合管在海洋天然氣生產中得(dé)到廣泛應用,而用於(yú)CO2輸送時需考(kǎo)慮樹脂降解問題(tí),導致適用(yòng)性受(shòu)限;聚四氟乙烯(xī)、聚偏二氟乙烯、聚酰胺(àn)等工程有機塑(sù)料均可作為內襯層用於CO2輸送係統(tǒng)。

3. 抗CO2降解的密(mì)封材料

橡膠類有機材料在超臨(lín)界CO2中會出(chū)現溶解、滲透、膨脹、鼓泡等(děng)現象,從而加速(sù)材料失效。工程(chéng)經驗表明,三元乙丙橡膠是能夠耐受無油、高壓CO2環境(jìng)的密封材料,鍍鉻或氧化鋁密封墊(diàn)可用作閥門的(de)硬接觸部件。CO2相(xiàng)態會影響密封材料的服役性能,密(mì)相液態CO2對有機類密封件性能的劣化影響最為明(míng)顯。

(三(sān)) 碳鋼管道長壽(shòu)命運行的關鍵(jiàn)腐蝕控製技(jì)術

對於(yú)碳鋼材料的高壓CO2管道,如果運行管控措施不到位,可能麵臨嚴重的(de)電化學腐蝕而顯著縮(suō)短服役壽命。CO2管道腐蝕控製需要平衡風險性與經濟(jì)性,如低風險需要極低的含水量,對應於CO2幹燥工藝的高(gāo)成本。為確保碳鋼管道長壽命運行,可從兩方麵控製腐蝕:嚴格規範管道入口CO2的含水(shuǐ)量(liàng),避(bì)免遊離水析出或聚集;精準調控管道內壁(bì)形成的致密保(bǎo)護性腐蝕產物膜(mó)。

1. CO2管道腐蝕評(píng)判準則

管輸CO2流體(tǐ)的含水飽和度會隨著時間和空間而變化,包裹的氣態水或微水滴會析出、凝結並短期停留於管道內壁,最終在表麵形成顆粒狀、區域狀或相連成(chéng)片的腐蝕產物形貌。當以均勻(yún)腐蝕速率評判CO2管道的腐蝕程度時,為了達到工程可接受的最小腐蝕(shí)速率(0.1 mm/a),需要大量微液滴附著於表麵以得到較高(gāo)的含水量(liàng)容忍值。將局部腐蝕速率>0.1 mm/a確定為臨界含水量判據,更能準確反映最惡劣情形,由此得出的臨界含(hán)水量遠低於以均勻腐蝕速(sù)率為判(pàn)據的(de)數(shù)值。在CO2輸送工況下,管(guǎn)道內的水量極為有限,長期服役過(guò)程中管道內壁可能不具備(bèi)維持(chí)局部腐蝕擴展(zhǎn)的溶液環境,因而局部腐蝕速率可能僅反映短期腐蝕行為。

2. CO2管道腐蝕產物膜的(de)穩定性

CO2管(guǎn)道(dào)材料通常暴露於受限溶(róng)液環境中,有利於快速形成具有(yǒu)良好保護性的(de)腐蝕產物(wù)膜。當溶液中(zhōng)Fe2+離子、CO32-離子(zǐ)的濃度積(jī)大於FeCO3的飽和度時,FeCO3傾向於沉積成膜,相應成(chéng)膜過程遵循晶體(tǐ)形核(hé)與生長規律。FeCO3晶粒可(kě)能優先在溶蝕(shí)Fe3C網絡結構內形核,後逐步(bù)覆蓋整個表麵。在局部液滴覆蓋或遊離水成片聚集區域,均能形成晶粒細密的腐蝕產物堆積,具有(yǒu)良好的保護性。尚缺少FeCO3膜保護性能的原位評價方法,這是製約管道長期服役行為(wéi)準確評估的關鍵因素。

在溫度(dù)<20 ℃的海洋工況下,Fe2+離子溶出(chū)速度減緩,FeCO3的臨界飽和度較高,不利於FeCO3快速成膜,使海底CO2管道麵臨更高的腐蝕風(fēng)險。可溶性雜質(zhì)氣體(如O2、SO2、H2S),環境波動等因(yīn)素,均會(huì)影響FeCO3膜(mó)的保護性。

(四(sì)) CO2注采井(jǐng)筒的(de)腐蝕風險評估

注采井筒是海(hǎi)洋CO2運輸的重要(yào)環節,與海底CO2管道連接,將CO2持續增壓或(huò)直接注入海底碳封存目標地層。注采井筒可(kě)能暴露於含水的高溫、高壓CO2環境中,麵(miàn)臨著較高的腐蝕風險;套管外部與(yǔ)固井水泥接觸界麵可能(néng)遭受(shòu)地下水與滲漏CO2的聯合腐蝕作(zuò)用。 

1. 油管腐蝕風險評估

當CO2以液態注入(rù)且井(jǐng)口注入壓力>10 MPa時,CO2含水臨界飽和度隨著井深的增加而逐漸增大,微液滴越難析出,相應腐蝕風險越(yuè)低。地溫對井筒具(jù)有加熱作用,少量遊離水的沉積也將形成保(bǎo)護性腐(fǔ)蝕產(chǎn)物膜,降低腐蝕風險。當CO2驅油工程中采用CO2-水兩相交(jiāo)替注入工藝時,井筒腐蝕取決於CO2取代水相後管壁殘留水(shuǐ)膜的停(tíng)留時間。在腐蝕產物無法成膜的條件下,水膜(mó)停留時間越短則腐蝕越輕微;而在成膜條(tiáo)件下,需要停留相應時間以待腐蝕產物膜達到最佳(jiā)保護(hù)性能。增加井深有利於形成保護性(xìng)FeCO3膜,進(jìn)而抑製腐蝕。

2. 套管腐蝕風險評(píng)估

封存於地層中的少量CO2會沿著套(tào)管周圍薄弱區域向上擴散或泄漏。如(rú)果與(yǔ)地(dì)層(céng)水在套管外壁相遇,碳化後的水泥溶解液增加套管腐蝕及(jí)破壞風險,因而(ér)強化套管與固井水(shuǐ)泥界麵是確保(bǎo)井(jǐng)筒完整性的有效手段。地層(céng)水中(zhōng)溶解氧和氯離子的濃度存在差異,也將誘發套管局部(bù)腐蝕。在CO2封(fēng)存地層環境中,固井水泥會發生碳化。CaCO3沉積於固井(jǐng)水泥的孔隙或裂(liè)縫內,起到阻滯CO2擴散的作用。美國SACROC區塊運行30年的(de)套(tào)管一側固井水泥,最大碳化(huà)層厚(hòu)度約為0.3 cm,表現出對(duì)CO2擴散的自阻滯效果。

(五) 海洋CO2管道材料麵(miàn)臨的技術(shù)挑戰

1. 在役管道改輸後斷(duàn)裂擴展評估與經濟高效止(zhǐ)裂技術

與在役海底油氣(qì)管道設計標準不同(tóng),CO2輸送(sòng)通常需(xū)要更高的運行(háng)壓力,流體運行(háng)溫度可低至4 ℃,故管道(dào)材料麵臨更高的斷裂風險。進行在役管道改輸CO2主要麵(miàn)臨兩方麵挑戰:在役管道斷裂韌性及抗裂紋擴(kuò)展性能評估,經濟(jì)高效的止裂技術。在(zài)油氣管道的長期服役過程中,酸性氣體腐(fǔ)蝕或含氫天然氣(qì)等可能造成材料局部氫滲透,導致材料韌性下降,需要發展(zhǎn)針對在(zài)役管道斷裂行為(wéi)的預(yù)判與評估方(fāng)法。安裝止裂裝置是當前管道止裂的主要方法,但對於在役海底管道而言施工難度大(dà)、成本高(gāo)昂,亟(jí)待發(fā)展經濟高效的止(zhǐ)裂技術。

2. 海底管道水下維修(xiū)與焊接技術

1000 km長陸地CO2管道的失效概(gài)率為0.32~0.64次/a,海(hǎi)底管(guǎn)道麵臨的服役工況則更(gèng)加(jiā)複雜惡劣。按照歐洲海底CO2管道(總(zǒng)裏程為1.5×105 km)估算,未來管道破(pò)裂(liè)次數可(kě)超過100次/a。隨著海底管道裏程的增長,如過無法(fǎ)快速實施破裂管道的水下(xià)維修作業,將給海洋環境帶來潛(qián)在的威脅。應用ROV快速識(shí)別管道泄漏並及時(shí)補漏維(wéi)修,是降(jiàng)低各類管道事故負麵影響的最佳方案、保障(zhàng)海底管道運行安全的重要形(xíng)式。水下濕式焊接與ROV配(pèi)合將顯著提(tí)高維修作業(yè)效率,亟待發展大水深、自動化的水下焊接技術。

3. 高阻體係腐蝕產物膜穩定性原位(wèi)評價技術

開展腐蝕產物膜的原位評價,是揭示碳鋼管道長(zhǎng)期服役規律(lǜ)的關鍵內容。CO2管道以(yǐ)微液滴或薄液膜腐蝕為主(zhǔ),形成的FeCO3膜,其穩定性不同於實驗(yàn)室大體積的溶液(yè)體係。金屬腐蝕是(shì)電化學反(fǎn)應動力學過程,通過宏觀或(huò)微觀腐(fǔ)蝕形貌推斷的腐(fǔ)蝕產物膜穩定性及保護(hù)性,僅具(jù)有限的參考價值。然而,管輸微量(liàng)含水的高(gāo)壓密相CO2流體是典型的高阻電解質體係,其中液滴和液膜的形成具有隨機性,故傳統電化學阻抗等方法應用麵臨諸多挑戰(zhàn)。拓展高阻體係電化學理論和測試方法是原位精準評估CO2腐蝕產物膜的基礎、開展海底CO2管道服役壽命預測的依據。

4. 海底CO2管道腐蝕原位靶向(xiàng)防護技術

導致CO2管道腐蝕的液滴凝結和遊離水沉積具有隨機性,相應(yīng)過程取決於局部溫度、壓力突變、管道幾何特征等因素。當前(qián)的局域監測技術僅適用於(yú)常(cháng)規多相流管(guǎn)道內腐蝕,所得監(jiān)測數據不能準確反映管道內壁的實際腐蝕狀態。開展海底CO2管道腐蝕防控(kòng),難點在於判(pàn)定局域(yù)腐蝕風險並開展定點防護,因而需要發展智能防護能力。可能的解決思(sī)路有兩類:研製原(yuán)位供給型緩蝕劑(jì)或無(wú)機形核促進劑,技術挑戰在於提出緩蝕劑或促進劑的定(dìng)點沉積策略;實施CO2流體控製,依靠預置的遊離水聚集、液滴或液(yè)膜區域原位生長高致(zhì)密腐蝕產物膜,提供高(gāo)耐(nài)蝕FeCO3膜的原位靶向(xiàng)防護能力。

六(liù)、海(hǎi)洋CO2管道材料技術及麵臨的挑戰

(一) 海洋CO2管道輸送技術展望

1. 適應複雜海洋CO2管道輸送工況的材料體係

CO2管道運行環(huán)境與普通油氣管道差異(yì)較大,管(guǎn)道(dào)材料(liào)麵臨更大的腐蝕與斷裂風(fēng)險。目前,CO2管道的材(cái)料選擇一般參照原(yuán)油和天然氣管道,盡(jìn)管積累了一些工程經驗,但尚無嚴格論(lùn)證的選材準則。對於長距離海底CO2管道,亟需發展具(jù)有良好韌性的(de)高強度鋼(gāng),論證X70等鋼種在海洋CO2輸送方向的適用性(xìng),研發基於腐蝕(shí)產物精準調控的管道腐蝕防護技術。針對短距離CO2輸送和關鍵節點(diǎn)材料,可考(kǎo)慮應用(yòng)高(gāo)耐蝕不鏽(xiù)鋼、雙金屬(shǔ)複合管。非金屬內襯管和密封材料在海洋CO2輸注工況(kuàng)下的長期服役行為,有待更多關(guān)注和進一步研究。

2. 全(quán)流程(chéng)CO2管道的智慧管理與數字孿生技術

為保障海底(dǐ)CO2管道運行(háng)安全,至少需(xū)要考察六方麵因素:溫度、壓力、流量等運行參數,流體含水量,腐蝕,水合(hé)物,局部泄漏(lòu),瞬態(tài)溫壓變(biàn)化(huà)。在管道(dào)進 / 出口布設必要的(de)監測設備,用於獲取長距離海底(dǐ)CO2管道的實時運行數據。利用有限的檢測數據和管道設計數據(jù),挖掘多源數據的內在關聯,拓展麵向海底CO2管道全程流動安全的分析能力,是極具挑戰性的課題。例如,通過進 / 出口端(duān)含水量的差別,精(jīng)準判斷管道內遊離水析出或水合物形成(chéng)情況,再依(yī)據溫度、壓力等運行參數變化,可靠研判故(gù)障類型並及時發出預警指令。發展多種軟硬件(jiàn)和(hé)功(gōng)能集成的智能管理(lǐ)係統,作為海底CO2管道運行(háng)安全的(de)重要保障。

3. 海(hǎi)底CO2管道全生命周期運(yùn)行(háng)關鍵技術

影響海(hǎi)底CO2管(guǎn)道壽命的因素有材料腐蝕、降解(jiě)、斷裂等,主要(yào)涉及工藝延壽、材(cái)料延壽兩類技術。① 工(gōng)藝延壽技術的難點在於掌握(wò)CO2流體內各類雜質組分與純化成本(běn)之間的關(guān)係。將含水量限製在遠低(dī)於飽和度的水平,能夠避免腐蝕、水合(hé)物堵塞等一係列管道安全問題。發展目標是在(zài)確(què)保可靠(kào)性的(de)前提下提(tí)高CO2預(yù)處理(lǐ)工藝的經濟性。還需可靠評估突發性故障解除後的管(guǎn)道運行狀態,如遊離(lí)水滯留對腐(fǔ)蝕產物膜的影響、溫壓波動下水合物形成(chéng)與再溶解規律(lǜ)等。② 材(cái)料延壽重點(diǎn)考慮材料斷裂韌(rèn)性與極端CO2輸送工況、有機密封材料在密(mì)相CO2中的溶解與老(lǎo)化(huà)、關鍵節點高(gāo)耐蝕(shí)材料選擇等的匹配性。亟待建立(lì)針對海底CO2管道的選材方案,考察原材料缺陷與焊連接強韌性的適(shì)配度,掌握材(cái)料在化學 ‒ 力學聯合作用下的失效(xiào)機製,為材料全生(shēng)命周期安全服役提(tí)供全麵的理論(lùn)依據。 

4. 在役海底管(guǎn)道改輸(shū)評估與保障技術 

受“雙碳”目標驅動,海底碳封存(cún)、海洋油氣開發將同步(bù)發展(zhǎn),最終在我國近海區(qū)域形成包括原油、天然氣、CO2長距離輸送,油、氣、水短距離混輸等類型在內(nèi)的海底管網係統。海底管道建設投資大、棄置環保風險高,未來海底CO2管道工程麵臨技(jì)術挑戰:不同類型(xíng)在役海底管道之間(jiān)的轉輸兼容性與間歇性調配(pèi)技術,不同類型新建海底管道設計與建造標準的統籌。鑒於原油輸送管道的設計壓力(lì)一般低於密相CO2管道(dào),在(zài)改輸方案製定過程中需嚴格論證可(kě)行性;在實(shí)際操作中(zhōng),采用氣相CO2輸送是折中方案。從材料服役安全的角度看,重點考察管道的內外腐蝕(shí)程度、腐蝕產物及缺陷分布,製定經濟可行、穩定(dìng)可(kě)靠的CO2輸送工藝方案;綜合評估改輸管(guǎn)道發(fā)生韌性斷裂的風險,規範實施止裂措施。

(二) 海洋(yáng)CO2管道輸送發展建議

1. 加快推動我國近海碳封存CO2管網規劃

我國東部、南部沿海地區(qū)開展海底碳封存具有空間和經濟優勢,與海上油氣開發融合發(fā)展是(shì)實(shí)現“雙碳”目標的重要依托。我國已完成(chéng)海底碳封存潛力評(píng)估(gū),正在細化形成區域化碳封存與油氣儲量的精細(xì)譜圖,為開(kāi)展(zhǎn)離岸CCUS源匯匹配提供了基礎數據。在300 km以內的近海碳封存(cún)工程中,海底管道運輸(shū)具(jù)有綜合成本優勢。鑒於碳達峰任務緊迫,建議盡(jìn)快落實相關工作:開展和深化近海碳封存源匯匹配研究,梳理並(bìng)規劃海底在役油(yóu)氣管道與新建CO2管道的宏觀路由;研發和儲(chǔ)備海底CO2管道輸送所需的新工藝、新材料;建立沿海碳捕集 ‒ 管道運輸(shū) ‒ 海底注入與地(dì)質封(fēng)存的全鏈條技術(shù)體係,建設大規模離岸CCUS示(shì)範工程。

2. 拓展和深化跨行業、跨機構合作模式創新

我國在海底油氣管道輸送技術方向擁有較好的(de)人才基礎(chǔ),為跨領域實現海底碳封存提供了堅實支撐。著眼加快攻(gōng)關海(hǎi)底CO2管道輸送關鍵技術的目標,可由行(háng)業領軍企業牽頭,發揮關聯領域的人(rén)才與機製優(yōu)勢,以有組織科研的形式開(kāi)展跨行業、跨(kuà)機構的融合運作。較具(jù)迫(pò)切性的工(gōng)作有:調研並挖掘(jué)我國在海底管道流動安全、CO2管道運輸(shū)、管道材料與施工、海洋新(xīn)能源等領域的優勢研發力量;對標國際先進(jìn)水平,梳理(lǐ)並研討海底CO2管道輸(shū)送的關鍵技術瓶頸,組(zǔ)建(jiàn)階梯式技術攻關體係;以企業實際需求為指南,形成若幹階段性專題目標,發揮專業團隊合作(zuò)攻關優勢,盡快形成優化解決方案;革新(xīn)現有的科研成果認定方式,推動形成以產品雛形、解決方案、可行性研究報告等為主要(yào)成果的新型考評機製(zhì)。

3. 係統建設海陸統籌(chóu)的標準體係

我國已推行的陸上CO2輸送管道工程設計規範(SH/T 3202—2018),主要借鑒了油氣管道的相(xiàng)關規範。天然氣(qì)與CO2管道輸送存(cún)在(zài)明顯的差異性,需針對性研製CO2管道標準體係;發達(dá)國家的已建規範也(yě)有差異,如美國CO2管道參照執(zhí)行液態烴和其(qí)他液體管道輸(shū)送相關規範,北歐地區參(cān)照海底油氣管道相關規範。建議開展國內外現行CO2輸送管道、油氣管道、海底管道等標準規範的比較研究(jiū),引入有價值的CO2管道設計與操作建(jiàn)議;基於海底CO2管道的特點,及時製定或(huò)修訂我國相關(guān)設計與運行管理規範。離岸CCUS涉及沿海陸上管道輸送、海底管(guǎn)道輸送,因而海洋CO2管道輸送還需顧及陸 / 海管道標準(zhǔn)規範的兼容(róng)性,注重與陸上CO2管道規範的有效銜接。

4. 引導專業化技術服務(wù)企業深度參與海底CO2管網(wǎng)建設

海底CO2管網與其他油氣管網一(yī)樣,同屬國家能源類重大基礎設施,是實現“雙碳”目標的基礎設施保(bǎo)障。相關工程(chéng)規模龐大,管道(dào)設計、建設(shè)和運營(yíng)任務複雜,需(xū)要行業進行長期性(xìng)的持續投(tóu)資。在(zài)建設過程中,應充分調動(dòng)市場積極性,吸引更多的專業技術服務企業參(cān)與工程建設;可由行業領軍企業(yè)(用戶)主(zhǔ)導,全麵推行“揭榜掛帥”的工程(chéng)技術攻關模(mó)式。較(jiào)具迫切(qiē)性的工作有:領軍企業在項目可行性研究階段,在(zài)充分調研、深化論證的基礎上,提出若幹模塊化且具有挑戰性(xìng)的技術單元,公開發布指南(nán);專業化技術服務企業圍繞現實技術需(xū)求,單獨或(huò)聯合組建單項技術攻關團隊(duì),在約(yuē)定周期(qī)內完成技術解決方案;鼓勵社會資本投資專業化技術服務企業,豐富技術(shù)研發、產品研製所需(xū)的資金來源,按約定分享(xiǎng)工程技術成果及(jí)收益;領軍(jun1)企業組織工程實施,優選參與單(dān)項技術攻關的技術服務企業,協同開展技術成果的工程應用轉化。

來源:海洋CO2管道輸送技術現狀與展望[J].中國工程科學

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