四川盆地常規氣、頁巖氣資源量均居全國之首。作為全國陸上第三大含油氣盆地，面積達18×1014 km2。根據自然資源部組織的“十三五”資源評價，四川盆地天然氣總資源量達到39.94×1012 m3，其中，常規天然氣資源量14.33×1012 m3，致密氣資源量3.98×1012 m3，頁巖氣資源量21.63×1012 m3，累計探明儲量6.14×1012 m3。川渝兩地政府貫徹落實國家能源安全新戰略，高度重視天然氣的發展與布局，并將天然氣作為戰略性新興產業，大力推進千億方產能基地建設，四川盆地天然氣進入快速增長的“黃金發展期”。按照規劃，到2025年，四川省內天然氣年產量630×108 m3，天然氣利用量350×108 m3；到2035年，四川省內天然氣年產量900×108 m3，天然氣利用量550×108 m3，建成國家天然氣(頁巖氣)千億立方米產能基地。
1、蜀南氣礦氣田水戰略性伴生資源評估及發展路徑
1.1 資源評估
根據2021年05月對蜀南氣礦岳106、威65、威71、威108、井26、壩004-X1六口產水井取樣分析發現，威71、威108氣田水鋰離子含量均高于工業品位2倍以上，分別為109.8和131.6 mg/L。此外，氣田水中還含有高于工業品位的鉀、鈉、硼、溴等資源，具備開展氣田水鋰等伴生資源綜合利用的良好基礎資源條件。
同時，根據勘探開發研究院數值模擬法計算結果，威遠震旦系地層水儲量為4.37×108 m3，以威108氣田水離子含量為基礎，初步估算威遠震旦系高于工業品位的碳酸鋰為30萬t、溴素為7萬t、總潛在價值超1 400億元（表1）（以目前工業級碳酸鋰46.9萬元/t、溴素5.6萬元/t計）。
1.2 技術路線
由于威遠氣田開發時間較長，地層壓力持續下降，氣藏水淹情況嚴重，結合威遠氣藏二次開發方案的設計與實施工作，預計2026～2030年該區塊氣田水日產量將達4 000 m3。但威遠氣田現有氣田水回注層位存在回注能力不足，剩余回注空間有限等問題，且該氣田部分區塊位于自貢市榮縣雙溪水庫準水源保護區內，新建氣田水回注工程環保審批難度更大。
因此，在進行氣田水鋰溴伴生資源提取前需要對氣田水進行預處理，其工藝流程主要分為氣田水預處理單元、提鋰單元、提溴單元及深度處理單元。其中，氣田水預處理單元采用吹脫氧化脫硫、旋流微氣泡氣浮脫油脫懸浮物、催化氧化脫COD、多介質過濾除雜；提鋰單元采用吸附-膜分離-沉淀耦合提鋰；提溴單元采用酸化氧化-吸附耦合提溴；深度處理單元采用深度氧化、多效蒸發及反滲透進行水資源純化，具體工藝流程如圖1所示。
表1 是天然氣研究院在蜀南氣礦取樣分析結果匯總表。
注：標色為高于工業品位，具有一定工業利用價值的離子含量。
圖1 鋰溴資源綜合利用及達標外排項目工藝流程圖
1.3 發展路路徑
(1）建議進一步開展氣田水伴生資源的摸排工作，并適時開展深層鹵水資源的勘查評價，掌握重點產/轉水量較大的單井/集氣站/回注站等氣田水伴生資源品位及深層鹵水伴生資源儲量情況，找準具有優勢的伴生資源利用關鍵區塊。
(2）建議進一步落實并爭取當地氣田水達標外排、提鋰提溴相關產業/安全/環保支持政策，以溴為例，《產業結構調整指導目錄（2019年本）》明確鼓勵溴等短缺化工礦產資源勘探開發及綜合利用，但溴在劇毒物品品名表（GAS8—93）中屬于第二類B級無機劇毒，在《易制毒化學品的分類和品種目錄（2018版）》為第二類易制毒化學品，在提前落實相關政策要求及支撐條件下，可以更加積極推動氣田水伴生資源提取利用及規模效益開發。
(3）建議適時開展氣田水伴生資源利用示范項目，驗證現有技術路線可行性、穩定性和經濟性，并實現對鋰吸附劑等核心技術的優選以及工藝參數和工藝流程的優化完善，進一步自主形成伴生資源提取成熟技術路線、設備選型及裝置建設標準；為技術推廣應用打下堅實基礎[2]。
2、蜀南氣礦CCUS資源評估及發展路徑
2.1 資源評估
CCUS項目的部署離不開碳源和碳利用/封存場所。碳源主要分為內部碳源和外部碳源，內部碳源有天然氣凈化廠、增壓站等，外部碳源有化工廠、火電站、鋼鐵廠、水泥廠等。碳封存場所主要有枯竭氣藏和鹽水層。碳利用可結合蜀南地區的頁巖氣開采，二氧化碳用作壓裂液的相關研究和現場試驗工作。
2.2 技術路線
由于內部碳源量小，建議使用外部碳源，分公司可提供捕集、運輸、封存全流程服務，或者僅提供回注和封存服務，其封存量可計入分公司碳減排量。同時開展二氧化碳提高頁巖氣采收率的研究和現場試驗項目，實現增產和埋碳的雙贏。
(1）碳捕集。針對不同碳源，以低能耗、低成本為目標，開展不同碳捕集工藝的室內性能評價、技術經濟性對比及工藝優選，進一步通過放大試驗，考察在特定工況下的捕集率、純度、能耗等性能指標參數。
針對天然氣凈化廠的主要碳源類型，可以開展化學吸收法、變壓吸附法和膜分離法的工藝適應性研究，形成化學吸收法、變壓吸附法、膜分離法的二氧化碳捕集工藝方案。
(2）碳輸送?？疾鞖馓飶U氣管線輸送二氧化碳或含碳尾氣的適應性，針對不同的輸送氣質特點，開展管輸與回注工藝材料的腐蝕行為及控制措施研究，形成低成本、高效率腐蝕控制技術。
(3）碳利用。結合蜀南地區豐富的頁巖氣資源，以及二氧化碳作為壓裂材料的優勢，主要開展二氧化碳壓裂驅采頁巖氣的研究項目和現場試驗工作，為提采降碳的工業示范應用奠定基礎。
(4）碳封存。蜀南地區鹽水層封存和枯竭氣藏封存的潛力巨大，鑒于鹽水層資源和其封存技術尚不明確，而枯竭氣藏相關氣藏及井資料較為齊全，公司儲氣庫實施經驗豐富，可優先部署枯竭氣藏封存二氧化碳項目。同時開展鹽水層封存資源的調查評估和鹽水層封存二氧化碳的技術攻關。
2.3 發展路徑
(1）依據資源評估和技術路徑等相關內容，在實際作業中要整合具體發展機制，建議進一步開展碳源、封存和利用的摸排調研工作，更精準地獲取相關數據和信息內容，實現統一管理的目標。碳源方面，摸排蜀南地區化工廠、火電站、鋼鐵廠、水泥廠等高碳排放企業的排放現狀，掌握其排放量、二氧化碳濃度和碳捕集需求。封存方面，開展枯竭氣藏和鹽水層的封存潛力摸排計算工作，進一步推薦具有優勢的封存場所。碳利用方面，了解蜀南地區化工廠對二氧化碳的需求，可開展二氧化碳化工利用，了解碳源附近鋼鐵廠、礦場等固體廢棄物情況，可開展二氧化碳礦化利用，實現固碳減排和生成建筑材料。
(2）建議做好CCUS相關技術儲備。CCUS各技術環節中，除捕集、輸送和驅油的技術相對成熟外，其他如提高頁巖氣采收率、鹽水層封存、枯竭氣藏封存、化工利用和礦化利用都處于室內研究或中試階段，各項技術相對前沿，需要提前做好技術儲備和技術經濟性的評估，才能在有項目時，及時開展和部署相關工作。
3、蜀南氣礦制氫資源評估及發展建議
3.1 資源評估
經過調研，蜀南氣礦供區現有氫能產業鏈上下游重點企業20余戶，其中12戶企業具有氫能產品生產能力，涉及氫能產值超過1億元，市場潛力巨大。而2020年蜀南地區天然氣工業產量122.6億m3（其中自營25.79億m3），較“十三五”初年增長3.2倍，創區域天然氣年產量歷史紀錄，氣礦跨入百億產量行列，天然氣資源豐富。
蜀南氣礦瀘州炭黑廠受限于生產工藝，目前利用氣爐法制炭黑，產品附加價值較低，且其尾氣中含有大量的氫氣也直接排空，無法回收。需要從制氫和制碳材料兩方面技術方面開展調研和評估，選擇最優方法。
3.2 技術路線
目前，天然氣制氫工藝主要有甲烷蒸汽重整（SMR）制氫、甲烷部分氧化制氫、甲烷自熱重整制氫、CH4/CO2重整制氫及甲烷直接裂解制氫等?？傮w而言，甲烷直接裂解制氫可實現低碳排放制氫與高附加值固體碳材料的制備，進一步降低制氫綜合成本，且公司在瀘州建有炭黑廠，具有生產和處理加工高值碳材料的能力。除此之外，按照天然氣裂解制氫反應機理不同，主要分為催化裂解、等離子體裂解、高溫熔融金屬裂解等技術。
3.3 發展路徑
(1）對蜀南氣礦豐富天然氣資源進行充分利用，采用天然氣制氫工藝；綜合評估不同天然氣制氫工藝的優缺點以及碳排放情況，建議使用天然氣裂解制氫技術，減少碳排放，經濟效益最大化；針對天然氣裂解制氫工藝，建議開展熔融金屬法和等離子體法工藝的合作研究，開展兩種工藝的全方位對比優選，提高制氫效率、降低能耗、實現高值碳材料的規模化生產。
(2）建議與天研院合作開展熔融金屬天然氣裂解制氫和碳材料技術攻關，探究最優反應條件，優化反應溫度、反應轉化率，提高氫氣產率，調控碳材料結構，降低制氫成本。
(3）建議2023年與天研院合作在瀘州碳黑廠建立熔融金屬天然氣裂解制氫中試裝置，驗證和優化工藝流程，并考察工藝穩定性、經濟性和靈活性，為下一步產業化發展打好基礎。
4、結論
綜上所述，在全面資源評估和技術分析的層面判定，川南地區天然氣資源豐富，未來天然氣作為清潔低碳能源將成為補充基本能源供應、解決新能源調峰問題的現實選擇。在快速發展新能源，天然氣行業低碳轉型的歷史機遇下，川南地區擁有得天獨厚的天然氣和伴生資源，和西南油氣田最發達的天然氣管網，具備齊全的產業生態鏈。川南地區天然氣行業在保障油氣能源安全的紅線下，需抓住當前最佳窗口期，突破傳統油氣業務，轉型推動天然氣、氫能、伴生資源等新能源融合發展，對內提高清潔用能比例，對外提供清潔能源輸送，實現油氣行業綠色低碳可持續發展，錨定目標努力實現碳中和。（作者：王捷，周先云，丁林）
