油气CCUS一体化工程设计

本书以二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术在油气田提高采收率（EOR）与实现碳减排双重目标中的一体化应用（CO2-EOR-CCUS）为主线，系统地介绍了该技术的关键内涵与实际应用方法。主要内容包括：CO2-EOR-CCUS 技术产生的背景及战略意义；CO2 在油气藏中提高原油和天然气采收率的核心作用机制，以及其在地质构造中安全长期封存的原理与环境、工程风险评估方法；地质封存实施的全链条一体化工程耦合设计原则、技术细节与优化策略；基于全球CO2-EOR-CCUS 项目现状分析，深入探讨了典型运营模式、项目经济性及面临的风险，并提出了风险管控与政策保障措施；面向碳中和的未来，重点展望了高效捕集、驱替效率提升、智能化监测等前沿技术的发展方向。
本书理论机理阐述透彻，工程实践导向鲜明，全产业链条视角系统集成，现状案例分析翔实具体，旨在为实现油气资源的高效、绿色开发，推动能源行业深度减排提供兼具理论基础与实践指导的系统性技术方案和决策参考，可供从事油气田开发相关工作的技术人员、管理人员参考，也可供高等学校石油工程、油气田开发工程、资源勘查工程及相关专业师生参阅。

近年来，全球能源格局深度调整，我国作为世界上最大的能源消费国，正面临保障能源安全与实现绿色转型的双重挑战。在“双碳”目标下，二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术已成为国内外连接化石能源利用与低碳转型的关键桥梁，可助力全球油气行业平稳进行低碳转型。全球主要经济体也在进行战略布局。法国于2024 年发布更新版CCUS 战略，明确划分三阶段发展路径：2025 ～ 2030 年建设2 ～ 4 个区域性CCUS 中心，2030 ～ 2040 年扩大碳封存网络，到2040 年后形成跨国碳运输网络。欧盟通过《净零工业法案》将CCUS 列为战略性减排技术，强化政策与资金支持。近年来，我国也在加速CCUS 技术的产业化，CCUS 技术在我国政策体系中的地位显著提升，已成为国家能源转型的核心抓手之一。
“十四五”期间，我国统筹推进油气供应安全和绿色发展，在稳油增气、提升油气资源供给能力的基础上，加快行业绿色低碳转型势在必行。2021 年，CCUS 技术首次被纳入国家五年规划纲要——《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》。随后，《2030 年前碳达峰行动方案》进一步将其定位为支撑重点行业深度脱碳的“不可或缺技术”。国家能源局发布的《加快油气勘探开发与新能源融合发展行动方案（2023— 2025 年）》中明确提出，要通过减氧空气驱、二氧化碳驱、稠油热采电加热辅助等三次采油方式实现规模化的原油增产。根据《中国碳捕集利用与封存年度报告（2023）》预测，中国CCUS 减排需求2030 年增至近1 亿吨，并在2060 年碳中和节点攀升至约23.5 亿吨。这些数字背后，是国家对CCUS 产业化进程的明确预期。2024 年修订通过的《中华人民共和国矿产资源法》更是从法律层面强化了支撑。该法特别强调“加强矿产资源和生态环境保护”，要求矿业活动必须兼顾资源开发与生态修复，这为CCUS 在油气开采中的规模化应用提供了制度保障。
在“双碳”目标下，本书的出版具有三重关键意义：其一，本书系统阐释了CO2 驱油/ 驱气的多相流动机理与封存风险评估模型，为复杂地质条件下的碳封存提供预测工具和模拟方法；其二，本书创新提出了“捕集-运输驱油-封存”全链条耦合设计方法，解决了CCUS 一体化工程项目中的源汇匹配难题与成本优化需求；其三，本书分析了国内外CCUS 政策法规演变路径及全球油气低碳发展趋势，为行业布局和制度创新提供了预判参考。本书从地质机理到工程实践，从项目管理到政策分析，初步建立了CCUS 一体化技术知识体系，满足了相关专业人员循序渐进、由浅入深地学习CCUS-EOR 相关知识及政策背景的需求，为CO2-EOR-CCUS 一体化项目打好基础，做好面向未来开展油气绿色一体化项目的准备。
本书由杨凌风、郭松毅、米强波基于过往CCUS 项目上下游一体化设计工程经验共同编著。其中，第1 章、第2 章和第5 章由杨凌风编著，第3 章由郭松毅编著，第4 章由米强波编著，全书最后由杨凌风统稿并定稿。感谢振华石油控股有限公司的相关领导在本书编著过程中给予的大力支持与帮助，也由衷感谢西南石油大学及化学工业出版社的专家及学者在本书编著过程中提供的支持与帮助。此外，本书参考了许多相关教材和文献，在此一并表示感谢。
由于CO2-EOR-CCUS 技术正处于快速发展阶段，新兴研究成果与应用模式不断涌现，限于编著者水平和编著时间，书中难免存在疏漏之处，恳请学界同仁与广大读者不吝指正。

编著者 　
2026 年1 月

第1章　概论001 
1.1　油气开采现状及提高采收率方法 003
1.1.1　油气开采现状 003
1.1.2　提高采收率方法 003
1.2　CO2-EOR-CCUS 010
1.2.1　CCUS技术实施背景和意义 010
1.2.2　全球低碳转型面临的多维度挑战 017
1.2.3　油气行业面临的低碳挑战 021
1.2.4　CCUS国内外政策及法规 031

第2章　油气CCUS技术机理及风险评估037 
2.1　CO2-EOR 技术概述 039
2.2　CO2 的驱油机理 039
2.2.1　关键参数 040
2.2.2　CO2 注入方式 041
2.2.3　三相相渗模型 042
2.3　CO2 的驱气机理 046
2.3.1　竞争吸附机理 047
2.3.2　实验研究 048
2.4　CO2 在油气藏中的封存机理及风险评估 051
2.4.1　封存机理 051
2.4.2　风险评估 054

第3章　油气CCUS一体化工程关键技术059 
3.1　CO2 的气源类型与捕集技术 061
3.1.1　CO2 的气源类型 061
3.1.2　捕集技术 064
3.2　CO2 的运输 069
3.2.1　CO2 运输状态 069
3.2.2　CO2 运输方式 070
3.2.3　CO2 运输安全控制技术 075
3.3　CO2 的驱油 076
3.3.1　CO2 驱油原理 076
3.3.2　CO2 驱油配套技术 077
3.3.3　CO2 驱油面临的挑战 078
3.4　CO2 的驱气 078
3.4.1　CO2 驱气原理 078
3.4.2　CO2 驱气面临的挑战 080
3.5　CO2 的封存 080
3.5.1　CO2 封存方式 080
3.5.2　CO2 封存监测 085
3.6　CCUS一体化工程耦合设计 086
3.6.1　多领域耦合协同设计方法 086
3.6.2　源汇匹配及过程优化 089
3.6.3　一体化工程设计流程 100

第4章　油气CCUS一体化工程现状分析105 
4.1　全球CO2-EOR-CCUS 项目现状 107
4.1.1　中国 108
4.1.2　美国 115
4.1.3　欧洲 120
4.1.4　中东 123
4.2　CO2-EOR-CCUS 项目运营模式 129
4.2.1　独立运营商模式 129
4.2.2　合资企业模式 129
4.2.3　二氧化碳转运模式 130
4.2.4　运营商模式 130
4.2.5　四种运营模式对比 130
4.3　CO2-EOR-CCUS 项目经济性分析 131
4.3.1　经济成本 131
4.3.2　环境成本 133
4.4　CO2-EOR-CCUS 项目风险及保障措施 138
4.4.1　项目风险 138
4.4.2　保障措施 140

第5章　油气CCUS 一体化工程发展趋势143 
5.1　全球未来CO2-EOR-CCUS 需求 145
5.2　CO2-EOR-CCUS 技术未来发展方向 149
5.3　CCUS相关政策法规及发展方向 151

参考文献159