一些鉆井承包商已 經在尋找重新利 用現有鉆井平臺 的 方 法， 以 更 經 濟地鉆注碳井，并為天然氣基藍 氫的生產做出貢獻（見圖 1） 雖然世界仍在探索和開發減 少碳排放的解決方案，對最佳途 徑沒有明確的共識，但政策制定 者和能源行業領袖似乎都確信一 件事 : 如果世界要在未來幾十年 實現凈零排放目標，碳捕獲和儲 存 (CCS) 將發揮關鍵作用。因為 鉆探二氧化碳注入井將需要鉆機。 CCS 涉及捕獲工業生產過程 ( 如鋼鐵或水泥生產 ) 或發電過程 中燃燒化石燃料產生的二氧化碳 排放。捕獲的碳隨后通過注入井 運輸并儲存在地下地質構造中。 雖然一些環保組織仍然反對 CCS，但政策制定者和政府組織 的支持迄今為止是一致的。2022 年，聯合國國際氣候變化專門委 員會在一份報告中特別提到 CCS 可以減少全球氣候相關風險，并 估 計， 如 果 世 界 遵 循 全 球 變 暖 限制在 1.5° C 的模 擬路徑，到 2050 年，CCS 可以幫助全球每 年 消 除 高 達 11.19 Gt 的 二 氧 化 碳。
 
2021 年，美國白宮環境質量 委員會也表達了對 CCS 的支持， 稱美國可能需要捕獲、運輸和永 久封存大量二氧化碳，以實現到 2050 年實現凈零排放的氣候目 標。今年 2 月，環境質量委員會 還成立了兩個工作組，重點是提 高碳捕獲、利用和封存的許可程序的效率。 挪威國家石油公司全球 CCS 解 決 方 案 副 總 裁 Torbjørg Klara Fossum 表示 :“如果沒有 CCS，就不可能實現《巴黎協定》 的目標，除非你看到能源需求的不 切實際的減少。”“為了在 2050 年達到必要的減排目標，CCS 需 要與今天的石油業務規模相同， 需要管理的數量。但要做到這一 點，我們真的必須擴大規模。” 世界上許多地方已經開始建 設 CCS 基礎設施。
 
總部位于澳大 利亞的智庫全球 CCS 研究所表 示，盡管 2019 年只有 51 個大型 CCS 設施在運營或正在開發中， 但到 2022 年，這一數字已增至 194 個。 擴大 CCS 規模的障礙包括對 設備的大量投資，主要是將二氧 化碳從排放流中分離出來的設備。 捕獲的氧化物的運輸成本也很高， 因為它需要一條管道和相關的基 礎設施，從碳捕獲和處理的工廠 到一個安全的地下地質結構進行 注入。此外，目前 CCS 項目的監 管審批過程非常耗時。 Parker 井筒的能源轉型總監 Pat Garcia 表示 :“在 CCS 方面， 我們還需要所有利益相關者之間 的更大合作。“如果我們要為注 入二氧化碳創造這個巨大的市場， 每個人都必須共同努力。CCS 有 很強的價值主張，但當考慮到所 有與 CCS 項目相關的捕獲、移除、 運輸、儲存和其他一切成本時， 成本結構需要改進以達到可擴展 性。我們需要激勵措施來實現更 多的 CCS。”

 
降低 CCS 成本
 
盡管二氧化碳注入井的設計 和鉆井與常規油氣井相似，但仍 存在一些差異，導致 CCS 井的成 本 更 高。 北 極 光 CCS 合資企業 (JV) 鉆井和油井經理 Rolf Arne Thom 表示，尋找降低這些成本 的方法對 CCS 的持續長期增長至 關重要。（見圖 2） Thom 表 示 :“CCS 基 本 上 屬于廢物處理行業，這意味著目 前的投資回報率無法與石油和天 然氣相比。”“對于我們這些希 望交付這些井的人來說，這意味 著一件事 : 我們需要提供更便宜 的井。當你與油氣公司在同一個 市場上競爭時，這可能是一個挑 戰，但如果我們能簡化、標準化和工業化，這是可以做到的。” 位于挪威的北極光項目是挪 威政府、挪威國家石油公司、殼 牌和道達爾能源的合作項目，旨 在建立第一個跨境二氧化碳運輸 和儲存基礎設施網絡。目前正在 建造兩艘二氧化碳運輸船，將捕 獲的二氧化碳運送到位于挪威西 海 岸 Øygarden 的陸上接收站， 然后通過管道運輸，永久儲存在 北海海底 2600 米以下的水庫中。
 
北極光項目是挪威政府全面 CCS 項目“長船”運輸和儲存部分。 在 項 目 的 第 一 階 段， Transocean Enabler 半潛式鉆井 平臺鉆了一口二氧化碳注入井和 一口應急井。這些井于去年 8 月 至 11 月在 Johansen 地層鉆探， 深度為 2600 米，位于 2019 年授 予 Northern Lights 合資公司所 有者的 EL001 許可證范圍內。這 兩口井將提供 150 萬噸 / 年的二 氧化碳儲存能力。 第一階段預計將于 2024 年完 成，屆時接收終端、運輸船舶和運 輸二氧化碳的海上管道將完工。在 第二階段，合資公司希望通過另外 三口井將二氧化碳儲存能力擴大到 350 萬噸，盡管這將取決于市場需 求，并能夠建立一個可行的商業案 例，為業主所接受。（見圖 3） 該項目所鉆的油井突出了邊 際成本可能對 CCS 規模產生影響 的一些領域。
 
首先，Thom 先生 指出，重要的是要確保二氧化碳 不會泄漏回大氣中，無論是通過 注入井本身的滲漏還是通過注入 的專用地下儲存設施。在最初的 兩口井中，挪威國油安裝了井下 壓力和溫度儀表以及環空壓力監 測系統，以監測油管和套管的完 整性。另外，還必須為這兩口井 開發抗二氧化碳水泥。 腐 蝕 是 另 一 個 挑 戰。 使 用 CCS 技術，二氧化碳在低溫高壓 下以液態注入。地層水和儲層中 儲存二氧化碳的液態二氧化碳的 混合物具有很強的腐蝕性。油藏 尾管 / 防砂篩管和注入封隔器下 方的注入油管都需要采用高級材 料——根據井下情況，可以選用 13CR 或 25CR 不銹鋼。這可能會 增加整個鉆井成本，因為這些材 料比油氣鉆井中使用的傳統碳鋼 材料更昂貴，并且交付時間更長。 北極光項目使用了 25CR 材料。
 
此外，直接從岸上流出的海 底二氧化碳注入井不能回流到海 上設施進行清理。有效清理鉆井 和完井液顆粒對于避免在注入啟 動時損害地層的注入能力或堵塞 孔隙非常重要。必須進行流體設 計和流體測試，包括可以溶解不 需要的顆粒的顆粒破碎化學品測 試，以確保在啟動注入時盡可能 清潔井。 這些成本加起來可能會增加， 到目前為止，政府的資金對繼續 進行北極光項目至關重要。然而，托姆表示，要長期擴大 CCS 的規 模，市場不能指望政府繼續提供 大量資金。確定愿意為碳儲存付 費的行業和公司將是建立一個可 行的 CCS 市場的關鍵。 2022 年 8 月，該合資企業與 一家荷蘭肥料制造商簽署了一項 協議，以運輸和儲存其二氧化碳。 根據合資公司的說法，這是 CCS 行業第一個跨境二氧化碳運輸和 儲存的商業協議。 湯姆表示 :“建立一家不依 賴政府補貼的商業企業具有挑戰 性，因為目前還沒有一個二氧化 碳交易市場。”“總的來說，該 行業負有減少二氧化碳排放以實 現全球氣候目標的社會責任，但 我們需要的是愿意為運輸和儲存 二氧化碳付費的客戶，而不是為 向大氣中排放二氧化碳向有關部 門納稅的客戶。”
 

為鉆井承包商探索
 
CCS 價值鏈 今 年 1 月，Noble 公 司 的 Noble Resolve 自升式平臺開始 為丹麥北海第一個二氧化碳儲存 項目 Greensand 注入二氧化碳。 該項目由 23 家公司組成，包括 INEOS 和 Wintershall DEA 等 生產商，目標是到 2030 年儲存 800 萬噸 / 年的二氧化碳，約占 丹麥年二氧化碳排放量的 13%。 Noble 作為 Project Greensand 財團的合作伙伴最初是由馬士基 鉆井發起，該公司去年與 Noble 合并。（見圖 4） Noble 公司技術和脫碳主管 Rune Loftager 表示 :“我們已經關注 CCS 市場一段時間了，尋 找我們可以進入的地方，并測試 我們在價值鏈中的位置，也許可 以發揮我們的資產和能力。”“綠 地項目符合我們的很多標準。我 們看到了 CCS 的巨大商業潛力， 并有機會獲得有利可圖的市場份 額。” 試驗階段在 Nini West 油田 進行，耗時約 90 天，于 4 月結束。 Loftager 先生說，這證明了在丹 麥北海進行二氧化碳注入的可行 性，即二氧化碳可以安全處理并 注入，只需對鉆機進行最小的修 改。除了安裝在船上的二氧化碳 注入和加注裝置外，需要進行的 修改還包括提高監測二氧化碳氣 體釋放的能力。
 
 Greensand 財 團 目 前 正 在 分析到 2025 年全面開始二氧化 碳儲存的潛力。最初的目標是到 2025 年儲存 50 - 150 萬噸 / 年 的二氧化碳，到 2030 年可能增 加到 800 萬噸 / 年。Noble 擁有 該項目涉及的所有鉆井工作的權 利，直到 2027 年底。 Loftager 先生指出，盡管他 對 CCS 市場的增長潛力持樂觀態 度， 但 Greensand 的 試 點 項 目 強調了鉆井承包商在實現大規模 盈利之前必須解決的幾個障礙。 例如，Loftager 先生建議，CCS 的運營成本需要降低，這可以通 過改造現有的鉆井平臺或建造專 門為 CCS 建造的新鉆井平臺來實 現。鑒于目前的鉆井平臺市場狀 況，后一種選擇不太可能實現， 但如果對 CCS 的需求增長到足以 支持新建鉆井平臺的水平，這種 選擇就可能成為可能。 他說 :“我們可能需要找到 一些替代方法來大規模地進行 CCS。”“目前還沒有二氧化碳 認證的鉆機，但這可能是一個機 會。
 
我們沒有建造任何東西，但 我們正在花費一些精力研究如何 精確地指定這樣的鉆井平臺。” “我相信，在相對較短的時 間內，由于與陸上項目相比，社 會接受度更高，我們將看到對海 上碳儲存的興趣增加，”他稱： “這也是一個重新利用北海等地 區現有基礎設施的解決方案。我 們當然相信，我們已經做好充分 準備，用我們的能力來支持市場。 從鉆井承包商的角度來看，這并 不意味著所有問題都得到了解決， 因為在鋼材脆化、低溫等方面仍 有一些未解決的問題。” Loftager 補 充 說， 他 認 為 碳定價有助于推動 CCS 市場的增 長——如果監管機構要求重工業 為排放碳支付高價，那么二氧化 碳注入將成為一個更具吸引力的 金融選擇。 歐盟已經在使用排放交易系 統 (ETS)，要求制造商、電力公 司和其他重工業為其排放的每噸 二氧化碳付費。
 
2 月 21 日，歐盟 配額合約 ( 即碳排放交易體系的 許可價格 ) 首次突破每噸 100 歐 元，交易價格為每噸 101.29 歐元。 盡管到 4 月 13 日，該價格已降 至 94.34 歐元，但在過去 7 個月 里，該價格仍處于總體上升趨勢。 “碳排放成本將為這一市場 增添動力，”Loftager 表示。“碳 價格可能會上漲，隨著這種情況 的發生，CCS 的商業案例只會越 來越好。目前，有很多關于二氧 化碳儲存的討論，但我相信它將 成為能源密集型行業脫碳的選擇 之一。”
 

法規和美國 CCS 市場
 
 近年來，北海和歐洲并不是 CCS 發展的唯一溫床 ; 美國可以 說是一個更大的市場。根據全球 CCS研究所的2022年現狀報告， 在全球 30 個正在運行的 CCS 設 施中，有 14 個位于美國，比其 他任何國家都多 10 個。特別是， 美國陸上頁巖的地質性質和監管 環境使該國成為尋求擴大其 CCS 投資組合的公司的一個有吸引力的地方。 例如，挪威國家石油公司自 1996 年開始在北海 Sleipner 氣 田注入二氧化碳以來，一直參與 碳捕獲，并且是北極光項目的合 作 伙 伴。 最 近，Fossum 女 士 表示，該運營商已開始尋求將其 CCS 計劃擴展到美國。
 
其中一個 原因是，美國的頁巖盆地與北海 的近海盆地類似，具有儲存二氧 化碳的有利地質條件。（見圖 5） “你有沙子層，你可以注入 二氧化碳和大量的蓋層，以防止 它泄漏。砂層具有很好的注入性， 因此可以儲存大量的二氧化碳。 對我們來說，美國是一個增長地 區——那里的良好條件激勵著我 們。” 去年生效的美國《通脹削減 法案》(IRA) 所催生的優惠稅收 制度是另一個激勵因素。IRA 將 每噸捕獲并永久儲存在地質構造 中的二氧化碳的稅收抵免從每噸 50 美元提高到每噸 85 美元。這 將為工業部門參與碳捕獲、清除、 運輸和儲存生態系統提供額外的 激勵。 IRA 還提高了直接空氣捕捉 (DAC) 作為二氧化碳去除技術的 使用獎勵，從每噸 35 美元提高到 每噸 180 美元。
 
此外，許多 CCS 項目有資格獲得聯邦 45Q 稅收抵 免，可以獲得州一級的稅收和經 濟激勵，使它們更加可行。 “我們發現，歐洲和美國對 CCS 都很重要，”福蘇姆表示。“在 美國，我們正在完善幾個早期階 段的低碳解決方案項目，這是受 到《通貨膨脹減少法案》的激勵。 在歐洲，碳定價有點高，我們已 經到了二氧化碳排放成本高于實 施 CCS 成本的地步——但在美國 不一樣。”
 

許可問題和碳定價
 
 Parker 井筒公司的船隊中有 8 個駁船鉆井平臺，專門為美國 墨西哥灣沿岸的客戶提供 CCS 服 務，該公司渴望擴大其在 CCS 市 場的份額。Garcia 先生說，該公 司正在與有興趣在墨西哥灣沿岸 CCS 中心捕獲點源工業二氧化碳 排放的公司進行討論，那里的自 然地下地質條件為二氧化碳的長 期儲存提供了機會。 其努力的核心是生產藍色氫， 即從天然氣中產生的氫，作為一 種可再生燃料。氫的副產品只產 生水，已被一些美國和國際機構 列為潛在的低碳燃料來源，對幫 助能源結構脫碳至關重要。加西 亞表示，由于藍色氫的來源廣泛， 與綠色氫相比，它的生產成本更低，因此擁有更多的藍色氫可以 幫助擴大氫作為燃料來源的生產 規模。 因此，天然氣燃燒產生的二氧 化碳排放產生的藍色氫是儲存在二 氧化碳注入井中的主要候選者。 “當你通過蒸汽 - 甲烷重整 過程從天然氣中產生氫氣時，你 會排放二氧化碳。捕獲藍色氫的 排放物至關重要。如果排放被捕 獲并儲存在地下，那么你就可以 抵消排放并創造一個碳中和的過 程。加西亞表示 :“我們具有獨 特的優勢，可以幫助我們的客戶 將二氧化碳儲存在美國墨西哥灣 沿岸的深層地下，那里有大量的 工業、管道基礎設施和地質構造， 離工業排放的集中地足夠近，因 此儲存二氧化碳具有經濟意義。” 在過去的幾年里，Parker 一 直致力于一個涉及美國墨西哥灣 沿岸 CCS 的項目。最終目標是儲 存從藍色氫項目中捕獲的二氧化 碳。然后，二氧化碳將沿著從德 克薩斯州加爾維斯頓延伸到路易 斯安那州新奧爾良的管道網絡運 輸。在路易斯安那州近海的水庫 鉆探。 Garcia 表 示，Parker 一 直 在與氫氣和氨氣生產商 ( 包括其 他客戶和運營商 ) 進行討論，希望 在美國墨西哥灣沿岸淺水地區提 供 CCS 即服務，包括鉆井勘探、 評估、地層、監測和注入井，作 為 CCS 價值鏈的一部分。然而， 大多數二氧化碳儲存項目的計 劃都被擱置，因為在獲得足夠 的二氧化碳儲存許可方面存在 滯后時間。 美國環境保護署 (EPA) 已經 對六類注入井 (I 類至 VI 類 ) 提 出了最低聯邦要求。每一類井是 基于注入活動的類型和深度，以 及注入活動對地下飲用水源的潛 在影響。例如，II 類井僅用于注 入與石油和天然氣生產相關的流 體，用于處理、提高石油采收率 (EOR) 或碳氫化合物儲存。VI 類 井用于將二氧化碳注入深層地下 地質地層，以便長期地下儲存。 目前，美國大約有 18 萬口活躍的 II 類井，其中許多用于 EOR，將 含有二氧化碳的流體注入地下。 然而，在美國，只有兩口活躍的 六級井。 Garcia 表示，除了推遲帕克 公司的 CCS 努力外，VI 類許可 程序的長度一直是美國擴大 CCS 開發的主要障礙。EPA 對 VI 類 許可證申請的審查是一個反復的 過 程， 需 要 提 交 申 請 的 公 司 與 EPA 之間進行頻繁的溝通。他指 出，總的來說，這個過程可能需 要三到六年的時間才能完成。他 說 :“這就是為什么一些州正在 尋求首要的或主要的執法權力， 這是一個州取代聯邦監管機構的 能力，并在州一級監督用于向深 層地下地質地層注入二氧化碳以 長期地下儲存的井的許可。” “在我看來，整個行業面 臨的最大挑戰是允許改革。僅僅 是獲得 VI 類許可證就是一個挑 戰——舉個例子，我們已經準備 好著手我們的項目了，但是我們 不能行動，因為許可過程花了很 長時間。CCS 的商業化需要大量 的前期資本投資來部署技術。如 果你正試圖將 CCS 項目商業化， 專注于盈利，并將 CCS 業務推向 市場，想象一下，把所有的東西 都排好，準備好開始一個項目， 結果卻要等上好幾年才能從聯邦 監管機構那里得到你需要的東西。 我們在 CCS 方面看到的許多問題 都與此有關，”Garcia 表示。 美國白宮 CEQ 委員會似乎 意 識 到 了 目 前 的 低 效 率， 并 在 2021 年確定了在許可過程中“澄 清和改進”的機會。這些機會包 括對 EPA 工作人員進行實施培 訓，以及制定規劃文件，以支持 EPA 區域許可證撰寫人評估 VI 類申請。Garcia 指 出， 在 美 國 推 廣 CCS 面臨的另一個挑戰是缺乏足 夠的碳定價機制。目前，美國沒 有像歐盟配額合同那樣的聯邦碳 定價體系 ; 加州的限額與交易計 劃是唯一的全州定價體系。實施 碳交易市場可以讓重工業、運營 商和鉆井公司在 CCS 項目方面獲 得更多的財務確定性。 他說 :“碳價格以及在一個 國家捕獲并運輸到另一個地區儲 存在其他地方的碳排放的跨境定 價， 將 吸 引 資 本 轉 向 CCS， 隨 著 更 多 項 目 的 啟 動， 將 成 本 從 這個過程中去除，并提高市場效 率。”“我們需要碳市場，一個 自由的市場體系，在這個體系中， 每個人都可以有一個透明的價格， 這樣每個人都在同一個競爭環境 中運作，這樣我們就知道我們所 擁有的碳的經濟價值。 “現在，你獲得了 45 個季 度的稅收抵免，但你如何在運營 商、 排 放 者 和 價 值 鏈 上 的 其 他 利益相關者之間分配這一抵免 ? 我們仍然需要解決所有這些問 題，”Garcia 繼續說道。“我不 是稅收的支持者，因為這不會達 到我們想要看到的效果，但你需 要一個機制來幫助行業建立起來 做這些事情。”
 
識別國際標準的差距
 
國際石油和天然氣生產商組 織 (IOGP) 也一直在探索加強全 球監管環境的方法，以更好地幫 助 希 望 進 入 CCS 發 展 的 運 營 商 和服務公司。專注于歐盟政策、 能 源 和 氣 候 的 IOGP 政 策 經 理 Caterina De Matteis 表 示， 雖 然 DNV 和國際標準化組織等組織 已經通過了一些國際標準，但這 些標準仍有改進的空間，以更好 地考慮到 CCS 行業的持續擴張。 “二氧化碳儲存運營商擁有 數十年的底土知識。他們知道如 何操作，”德馬蒂斯表示。“然而， 開發二氧化碳儲存項目是一個復 雜的操作，需要大量的前期資本 支出。有必要在排放者、儲存運 營商和價值鏈上幫助運輸的實體 之間建立長期合同。最大的挑戰 是政策框架。我們需要建立一個 整體框架，消除二氧化碳儲存的 潛在障礙。”
 
 2022 年 11 月，IOGP 發 布 了一份報告，分析了碳捕獲標準 的差距，并提出了解決這些差距 的建議。 該 報 告確定了 13 項標準、 建議做法和指南，為在地下地層 中儲存二氧化碳提供了框架。在 這 13 個案例中，只有一個涵蓋 了二氧化碳注入井本身的管理。 該文件名為 DNV 2011-0448， 為在選址工作中暴露于 CO2 儲存 影響 ( 如壓力、溫度和 CO2 暴露 ) 的活性井和遺留井的井完整性風 險評估和管理提供了指南。 報 告 指 出， 雖 然 DNV 2011-0448 中定義了井的完整性 特征，但它并沒有提供關于儲存 地點可接受的二氧化碳泄漏量的 具體標準，而 IOGP 認為這是二 氧化碳儲存的一個關鍵方面。
 
相 反，該文件旨在通過降低風險的 措施和分析來幫助減少泄漏風險。 為了解決這個問題，IOGP 說， 各國應該制定有關減緩和應對二 氧化碳泄漏的法規。就歐盟而言， 報告還建議成員國檢查當地法規， 以確保在確定可接受的二氧化碳 泄漏限值時保持一致性。 IOGP 在現有的二氧化碳儲 存標準中發現，二氧化碳注入井 和儲存設施的生命周期風險管理 是另一個空白。它指出了一份文 件 (ISO/TR 27918)，該文件是制 定未來全面風險管理標準的資源。 IOGP 的報告還承認，大多 數公司都有自己的總體標準，涵 蓋項目的風險管理。然而，考慮 到參與 CCS 項目的利益相關者的 數量，制定一個專門涵蓋 CCS 的 單一標準將更容易遵循。