中国二氧化碳地质封存环境风险评估

1　什么是二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）\t001

1．1　CCUS的缘起\t002

1．2　CO2地质封存基本原理\t003

1．2．1　CO2相态\t003

1．2．2　CO2密度\t004

1．2．3　CO2储层和盖层\t004

1．2．4　CO2地质封存机理\t006

2　地质封存与利用主要技术\t011

2．1　二氧化碳驱提高石油采收率（CO2-EOR）\t012

2．2　二氧化碳驱替煤层气（CO2-ECBM）\t014

2．3　二氧化碳增强地热系统（CO2-EGS）\t016

2．4　二氧化碳增强页岩气开采（CO2-ESGR）\t017

2．5　二氧化碳强化天然气开采（CO2-EGR）\t018

2．6　二氧化碳强化深部咸水开采（CO2-EWR）\t020

2．7　二氧化碳铀矿地浸开采（CO2-EUL）\t021

2．8　生物质二氧化碳地质封存（CO2-BECCS）\t022

3　全球CCUS现状\t025

3．1　CCUS在全球应对气候变化中的作用\t026

3．2　CCUS全球项目分布\t034

3．3　全球CCUS行业类型\t037

3．4　CCUS相关组织、技术规范和政策法规\t039

3．4．1　技术规范\t040

3．4．2　政策法规\t049

3．5　CCUS国际标准\t052

4　中国CCUS现状\t055

4．1　中国CCUS相关的国家和地方政策\t056

4．2　CCUS在中国温室气体减排中的贡献\t063

4．3　中国CCUS国家路线图\t064

4．4　中国CCUS项目分布\t066

5　CCUS的环境风险和环境影响\t071

5．1　CCUS的环境风险\t072

5．2　CCUS的环境影响\t077

5．3　CCUS环境风险评价方法\t080

6　案例分析\t083

6．1　国际案例\t084

6．1．1　加拿大Weyburn项目\t084

6．1．2　澳大利亚Gorgon项目\t085

6．1．3　美国Decatur项目\t088

6．1．4　德国CLEAN项目\t089

6．2　中国案例\t090

6．2．1　中国神华煤制油深部咸水层二氧化碳地质封存示范工程\t090

6．2．2　中国石油吉林油田二氧化碳驱提高石油采收率项目\t095

6．2．3　延长石油二氧化碳驱提高石油采收率项目\t099

6．2．4　中联煤二氧化碳驱替煤层气先导性试验\t102

7　中国CCUS环境风险评估技术指南解读\t105

7．1　出台背景\t106

7．2　《指南》与现行的法律法规的关系\t108

7．3　《指南》内容解读\t111

7．3．1　评估流程\t111

7．3．2　评估范围\t112

7．3．3　风险源识别及风险受体\t118

7．3．4　地质利用与封存风险源强\t122

7．3．5　推荐评估方法\t127

7．3．6　风险管理\t129

7．4　《指南》应用案例\t132

7．4．1　基于FEP的环境风险识别\t132

7．4．2　环境风险矩阵\t133

7．5　《指南》完善方向\t136

8　中国CCUS环境风险评估培训第一期（呼和浩特）\t139

8．1　第一期培训基本情况\t140

8．2　第一期培训问卷调查\t142

8．2．1　调查样本\t142

8．2．2　CCUS认知程度\t143

8．2．3　CCUS大规模实施后对环境的负面影响\t144

8．2．4　CCUS环境管理重要性分析\t146

8．2．5　CCUS环境风险评估指南程序认可度分析\t147

8．2．6　地质利用与封存环境风险评估范围认可度分析\t148

8．2．7　CCUS环境风险评估指标重要性分析\t150

8．2．8　主要结论\t150

附录1　主要术语解释\t153

附录2　二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南\t155

参考文献\t171

表目录

表3-1　CCUS国际组织\t039

表3-2　全球CCUS相关主要技术规范\t041

表3-3　CCUS相关法规\t050

表4-1　中国出台的CCUS相关政策\t057

表4-2　地方政府出台CCUS的相关政策\t060

表4-3　中国主要CCUS示范工程基本情况一览表\t067

表5-1　不同二氧化碳浓度对生态系统和生物的影响\t078

表5-2　国际上典型的CCUS环境风险评价方法\t081

表7-1　现行环境影响评价技术导则对二氧化碳地质封存与利用项目的适用性分析\t108

表7-2　中国CCUS相关的法律法规\t109

表7-3　捕集环节风险源识别\t118

表7-4　捕集环节风险受体\t119

表7-5　地质封存与利用环境风险因素识别\t120

表7-6　地质封存影响受体的识别\t122

表7-7　封存项目的风险源强关键影响因子指标体系\t123

表7-8　全球对CO2泄漏源强的统计一览表\t124

表7-9　地质封存影响概率\t128

表7-10　对环境风险受体影响的界定\t128

表7-11　环境风险防范措施\t129

表7-12　环境风险事件的应急措施\t130

表7-13　环境风险评估矩阵\t133

表8-1　调查样本基本情况及构成\t142

表1　可能性界定\t166

表2　对环境风险受体影响的界定\t167

表3　环境风险评估矩阵\t168

表4　环境风险防范措施\t168

表5　环境风险事件的应急措施\t169

图目录

图1-1　二氧化碳捕集、利用与封存概念图\t002

图1-2　二氧化碳相态图（1bar=0．1MPa）\t003

图1-3　单位体积CO2随注入深度变化趋势图\t005

图1-4　CO2地质封存的盖层和储层（以中国神华煤制油深部咸水层CO2地质封存示范工程主力储层之一刘家沟组砂岩为例）\t005

图1-5　CO2地质封存三种典型的构造地层圈闭样式\t007

图1-6　二氧化碳四种主要地质封存机理示意图\t008

图1-7　CO2各种封存机理对封存安全性的贡献\t010

图2-1　CO2-EOR示意图\t013

图2-2　胜利油田CO2驱提高石油采收率工程流程图\t014

图2-3　CO2-ECBM技术示意图\t015

图2-4　CO2增强地热系统原理示意图\t016

图2-5　CO2-ESGR技术原理图\t018

图2-6　天然气田CO2-EGR技术原理示意图\t019

图2-7　卤水中高附加值液体矿产资源的分级提取示意图\t020

图2-8　CO2铀矿地浸开采技术原理示意图\t022

图2-9　生物质结合CCUS技术原理示意图\t023

图3-1　实现450情景下不同模型模拟的排放水平\t027

图3-2　2100年有CCUS和没有CCUS的减排成本情景\t028

图3-3　相对基准情景实现450情景各种减排技术的贡献度\t029

图3-4　全球450情景下2040年电力行业的减排\t030

图3-5　2050年不同450情景下电力行业各种能源占比\t030

图3-6　全球450情景下2040年工业行业（不包括电力行业）的减排情景\t031

图3-7　全球450情景下2050年的工业部门（不包括电力行业）减排情景\t032

图3-8　全球不同时期针对CCUS的态度和政策\t033

图3-9　全球不同进展的CCUS项目分布情况\t035

图3-10　全球已运行CCUS项目及2022年前预期投运CCUS项目\t036

图3-11　全球已运行CCUS项目及2022年前预期投运CCUS项目行业类型\t038

图3-12　全球CCUS政策法规和技术规范分类\t040

图3-13　ISO/TC 265工作组结构\t053

图3-14　CCUS项目量化工作路线图\t054

图4-1　中国针对CCUS出台的主要政策统计\t056

图4-2　CCUS未来对中国CO2减排的贡献\t063

图4-3　CCUS技术发展总体路线图（2018版）\t065

图4-4　中国CCUS项目类型、规模和年表\t069

图5-1　封存环节各阶段风险发生概率和主要责任主体\t072

图5-2　二氧化碳泄漏源、泄漏通道和可能的受体\t073

图5-3　二氧化碳通过废弃井的泄漏途径\t074

图5-4　二氧化碳泄压导致设备结冰\t075

图5-5　二氧化碳泄漏故障树分析\t076

图5-6　环境风险造成的环境影响\t077

图6-1　Weyburn二氧化碳驱提高石油采收率项目\t085

图6-2　Gorgon项目场址\t086

图6-3　Gorgon项目概况图\t087

图6-4　Decatur项目设施分布图\t088

图6-5　CLEAN研究开发项目\t090

图6-6　中国神华CCS示范工程捕集区全貌（2012年）\t091

图6-7　中国神华CCS示范工程封存区全貌（2012年）\t091

图6-8　中国神华CCS示范工程全流程示意图\t092

图6-9　中国神华CCS示范工程立体监测技术体系\t093

图6-10　神华示范工程全流程技术体系\t095

图6-11　液态CO2注入泵\t096

图6-12　伴生气CO2变压吸附装置\t097

图6-13　超临界CO2注入装置

图6-14　伴生气CO2变温回收装置\t097

图6-15　吉林油田CO2-EOR工程场地CO2通量监测点位布置示意图\t098

图6-16　延长石油榆林煤化公司5万吨/年的CO2捕集装置\t100

图6-17　延长石油靖边油田CO2-EOR工程现场\t100

图6-18　延长石油吴起油田CO2-EOR工程现场\t100

图6-19　延长石油100万吨/年CCUS项目规划示意图\t101

图6-20　延长石油地表和土壤二氧化碳监测装置\t102

图6-21　沁水盆地首期（2003年）CO2-ECBM先导性试验现场图\t103

图6-22　AAP CO2-ECBM项目现场注气与压力监控装置\t104

图7-1　中国CCUS环境风险评估指南的出台背景\t107

图7-2　中国CCUS环境风险评估指南发布的意义\t107

图7-3　二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估流程\t112

图7-4　二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估范围\t113

图7-5　二氧化碳地质封存环境风险评估范围概念图\t114

图7-6　项目整体评估范围确定\t115

图7-7　数值模拟法案例\t116

图7-8　二氧化碳地质封存环境风险评估空间范围确定方法推荐顺序\t117

图7-9　下套管和固井作业过程中导致封隔失败示意图\t125

图7-10　环境风险评估矩阵\t127

图7-11　FEPs后果×可能性的上限值、下限值与项目的最佳猜测值\t134

图7-12　风险矩阵评价结果图\t135

图7-13　CCUS环境风险评估技术指南的完善方向\t137

图7-14　CCUS环境风险评估技术指南下一步研究方向\t137

图8-1　中国CCUS环境风险评估培训第一期（呼和浩特）\t141

图8-2　CCUS技术对环境产生的负面影响评估对比分析\t144

图8-3　CCUS技术对环境产生的负面影响评估分工作年限对比分析\t145

图8-4　场地泄漏对风险受体影响程度分析\t146

图8-5　CCUS环境管理政策的重要性\t147

图8-6　最小评估范围对比分析\t149

图8-7　CCUS环境风险评估指标重要性排序\t151

图1　 二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估流程\t162