CO2地质储存研究现状与启示

CO2地质储存研究现状与启示

摘要：目前，地质储存CO

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的途径和方法很多，而地质储存却一直被认为是最有前景的方式之一。该储存

方法与其他的方法相比，相对安全、可靠、适应范围广、副作用小。研究表明，有利的、精心设

计和妥善管理的地质储存储层，可以储存注入99%的CO

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，时间长达千年以上。为了应对全球气候变化的挑战，西方主要发达国家都在大力开展碳捕集与储存项目（CO2的捕集和储存）研究。本

文依据收集的CCS的研究资料，概述CO

2地质储存的研究现状，提出了一些对我国CO

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地质储存工

作的启示。

关键词：CO

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；地质储存；CCS；风险评估；选址；

1 引言

CO2地质储存研究历时尚短，但是，它对于世界各国的意义重大，由于其特殊的复杂性和可能引发的安全和环境风险问题，人们已经意识到制定系列法律、法规以规避风险，是推广CO2地质储存技术前必须加以谨慎解决的问题[1]。无论国外、国内，已有的法律、法规同CO2 地质储存发展的需要都存在一定的差距。到目前为止，欧盟、美国、澳大利亚、挪威等国家和地区已经在制定专门的CO2地质储存法律、法规方面做出了尝试，我国在这一方面仅刚刚起步[2]。

2 国外选址概况

2.1 国外选址指南发展概况

国外关于CCS(Carbon Capture and Storage，CCS，二氧化碳捕获与储存)技术方面的指南基本上是在近十年制定和发布的。其中，欧盟、美国、澳大利亚、挪威等国家和地区是CCS 技术主要倡导者，也是法制化管理CCS技术队主要推动者[2]。

2.1.1 国际能源署

国际能源署（IEA）[3]作为世界能源权威机构，对CCS技术的发展起到了巨大的推动作用。IEA十分注重在政策方面的引导，在过去十年间发布了很多与CCS技术相关的政策文件以及研究成果报告。其中，最具代表性的包括2008年发布的《CO2储存项目能力评估、选址及场地鉴定》（Storage Capacity Estimation,Site Selection and Characterization for CO2 Storage Projects）以及2009年发布的《CCS技术路线图》（Technology Roadmaps-Carbon Capture and Storage），从全球角度规划了面向2050年的共同目标，并且提出了利益相关方需要采取的行动，对世界各国CCS的发展起到了引导作用。

收稿日期：

作者简介：葛秀珍，学士学位，高级工程师，主要研究方向为国外水工环地质技术方法动态情报研究。2.1.2 美国

从全球层面上看，美国是制定CCS技术相关指南最为全面的国家。最早在2003年，美国能源部劳伦斯伯克利实验室（LBNL）就分布了《CO2地质储存的风险评估和补救措施方案》（Risk Assessment and Remediation Options for Geologic Storage of CO2）。接着于2004年

和2005年又分别发布了《GEO-SEQ最佳实践指南，CO2地质储存：实施场地评估》（GEO-SEQ Best Practices Manual,Geologic Carbon Dioxide Sequestration:Site Evaluation to Implementation）和《深部地质储存场地CO2渗漏的健康、安全和环境风险评估》（Health,Safety and Environmental Risk Assessment for Leakage of CO2from Deep Geologic Storage Sites）。2007年美国能源部国家能源技术实验室发布了《石油工业碳捕集与地质储存减排指南》（Petroleum Industry Capture，Transport and Storage）。2010年11月，美国能源部国家实验室制定CO2储存选址指南----《最佳实践--CO2储存的场地初选、选址和初步鉴定》。

2.1.3 欧洲

欧洲是CCS技术研发的先驱。英国、法国、德国、瑞士、挪威和荷兰等国家都是CCS 技术的最早的探索者和拥有者。欧盟一些重要组织机构，如欧盟委员会、欧洲议会、欧洲理事会以及欧洲投资银行都将CCS列入优先政策领域以促进其发展[2]。

为实现欧盟到2020年左右的商业化规模，欧盟委员会于2005年建立了“欧洲零排放化石燃料发电站（ETP-ZEP）技术平台”，制定了战略研究议程和战略部署文件。2007年提出了战略能源技术计划（SET-Plan），其中就CCS的技术开发、部署、研究、实施、投资和取得的主要成果等进行了详细的规划。2009年，欧盟委员会和欧洲议会制定了欧盟《CO2地质储存指令2009/31/EC》（Directive 2009/31/EC of the European Parliament and of the Council on the Geological Storage of Carbon Dioxide）。此外，欧洲国家也相继制定了国家层面的CCS 相关指南。其中，具代表性的有英国的《咸水层CO2储存最佳实践》（Best Practice for The Storage of CO2 in Saline Aquifers）和挪咸的《CO2地质储存的场地和项目核准指南》（Guideline for Selection and Qualification of Sites and Projects for Geological Storage of CO2）。

2.1.4 澳大利亚

澳大利亚CCS工作是围绕国家低排放煤炭计划（NLECI）发展目标进行的，所开展的项目主要围绕COAL21联盟和其他合作研究中心（CRCs）进行，包括煤炭可持续发展合作研究中心（CCSD）和温室气体技术合作研究中心（CO2CRC）。CO2CRC于2008年发布了《CO2储存项目储存容量估计、选址与鉴定》（Storage Capacity Estimation,Site Selection and Characterization for CO2 Storage Projects）。此外，澳大利亚环境保护与遗产保护委员（EPHC）于2009年制定并发布了澳大利亚《CO2捕集与储存环境指南–2009》（Environmental Guideline for Carbon Dioxide Capture and Geological Storage-2009）。

3 国外选址方法

近十年来，美国、澳大利亚、英国、法国、德国、挪威和荷兰等发达国家相继发布了CO2地质储存选址方法研究不断趋于成熟。最近，美加两国的科学家正在联合制定CO2地质储存的国家标准。一般而言，CO2地质储存场地选址通常包括2~3个阶段，即初步筛选、场地选择和场地初步鉴定。各国的研究在选址阶段划分上虽略有不同，但实质内容极其相似。不管划分为几个选址阶段，其实质问题主要是解决储存量、储盖层属性、安全评估、成本，以及场地地质特征、地球化学和岩土力学评价、风险评估、监测、运输等相关问题。

在场地属性表征与评价方法上，多是根据选定的指标按权重赋值评价。在CO2储存选址评价因子研究上，通常认为最重要的因子包括4个方面即储存容量、可灌注性、长期运行的安全风险和经济性。在CO2地质储存目标储层研究方面，各国不约而同地指向3种类型目标储层，即已经枯竭和即将枯竭的油气藏储层、深部咸水层储层和因技术或经济原因而弃采的深部煤层储层。其中，油气藏储层储存CO2的研究，旨在实现CO2储存与石油增采的双赢[4]。

使用CO2提高石油采收率（CO2-EOR）已有近40年的研究历史。加拿大Weyburn油田