中國二氧化碳地質封存環境風險評估
作者：中國二氧化碳地質封存環境風險研究組 著 | |||
叢書名： | |||
出版日期：2018年7月 | 書號：978-7-122-31990-6 | ||
開本：大32K 850×1168 1/32 | 裝幀：平 | 版次：1版1次 | 頁數：179頁 |
《中國二氧化碳地質封存環境風險評估》共分8章。第1章主要介紹二氧化碳捕集、利用與封存的緣起和基本原理；第2章主要介紹二氧化碳捕集、利用與封存的技術特徵；第3章主要介紹二氧化碳捕集、利用與封存在全球中長期減緩氣候變化中的作用，即大規模實施和推廣二氧化碳捕集、利用與封存的重要意義，以及相關政策法規；第4章主要介紹中國的二氧化碳捕集、利用與封存的研究、管理和實踐進展；第5章主要介紹二氧化碳捕集、利用與封存可能存在的環境風險和環境影響；第6章精選國際和國內二氧化碳捕集、利用與封存項目的典型案例，分析其運行特徵和環境評估；第7章主要介紹《二氧化碳捕集、利用與封存環境風險評估技術指南（試行）》的核心內容，當前存在的問題和不足，以及下一步的重點研究方向；第8章主要介紹中國二氧化碳地質封存環境風險評估培訓第一期（呼和浩特）的基本情況以及現場獲取的問卷調查分析主要結果。本書強調基本原理和技術實踐的結合，期望能體現二氧化碳捕集、利用與封存相關環境風險評估的系統性、完整性和全面性，並能涵蓋技術的科學性、前沿性和交叉性。
目錄
1 什麼是二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS） 001
1.1 CCUS的緣起 002
1.2 CO2地質封存基本原理 003
1.2.1 CO2相態 003
1.2.2 CO2密度 004
1.2.3 CO2儲層和蓋層 004
1.2.4 CO2地質封存機理 006
2 地質封存與利用主要技術 011
2.1 二氧化碳驅提高石油採收率（CO2-EOR） 012
2.2 二氧化碳驅替煤層氣（CO2-ECBM） 014
2.3 二氧化碳增強地熱系統（CO2-EGS） 016
2.4 二氧化碳增強頁岩氣開採（CO2-ESGR） 017
2.5 二氧化碳強化天然氣開採（CO2-EGR） 018
2.6 二氧化碳強化深部鹹水開採（CO2-EWR） 020
2.7 二氧化碳鈾礦地浸開採（CO2-EUL） 021
2.8 生物質二氧化碳地質封存（CO2-BECCS） 022
3 全球CCUS現狀 025
3.1 CCUS在全球應對氣候變化中的作用 026
3.2 CCUS全球項目分布 034
3.3 全球CCUS行業類型 037
3.4 CCUS相關組織、技術規範和政策法規 039
3.4.1 技術規範 040
3.4.2 政策法規 049
3.5 CCUS國際標準 052
4 中國CCUS現狀 055
4.1 中國CCUS相關的國家和地方政策 056
4.2 CCUS在中國溫室氣體減排中的貢獻 063
4.3 中國CCUS國家路線圖 064
4.4 中國CCUS項目分布 066
5 CCUS的環境風險和環境影響 071
5.1 CCUS的環境風險 072
5.2 CCUS的環境影響 077
5.3 CCUS環境風險評價方法 080
6 案例分析 083
6.1 國際案例 084
6.1.1 加拿大Weyburn項目 084
6.1.2 澳大利亞Gorgon項目 085
6.1.3 美國Decatur項目 088
6.1.4 德國CLEAN項目 089
6.2 中國案例 090
6.2.1 中國神華煤制油深部鹹水層二氧化碳地質封存示範工程 090
6.2.2 中國石油吉林油田二氧化碳驅提高石油採收率項目 095
6.2.3 延長石油二氧化碳驅提高石油採收率項目 099
6.2.4 中聯煤二氧化碳驅替煤層氣先導性試驗 102
7 中國CCUS環境風險評估技術指南解讀 105
7.1 出台背景 106
7.2 《指南》與現行的法律法規的關係 108
7.3 《指南》內容解讀 111
7.3.1 評估流程 111
7.3.2 評估範圍 112
7.3.3 風險源識別及風險受體 118
7.3.4 地質利用與封存風險源強 122
7.3.5 推薦評估方法 127
7.3.6 風險管理 129
7.4 《指南》套用案例 132
7.4.1 基於FEP的環境風險識別 132
7.4.2 環境風險矩陣 133
7.5 《指南》完善方向 136
8 中國CCUS環境風險評估培訓第一期（呼和浩特） 139
8.1 第一期培訓基本情況 140
8.2 第一期培訓問卷調查 142
8.2.1 調查樣本 142
8.2.2 CCUS認知程度 143
8.2.3 CCUS大規模實施後對環境的負面影響 144
8.2.4 CCUS環境管理重要性分析 146
8.2.5 CCUS環境風險評估指南程式認可度分析 147
8.2.6 地質利用與封存環境風險評估範圍認可度分析 148
8.2.7 CCUS環境風險評估指標重要性分析 150
1.1 CCUS的緣起 002
1.2 CO2地質封存基本原理 003
1.2.1 CO2相態 003
1.2.2 CO2密度 004
1.2.3 CO2儲層和蓋層 004
1.2.4 CO2地質封存機理 006
2 地質封存與利用主要技術 011
2.1 二氧化碳驅提高石油採收率（CO2-EOR） 012
2.2 二氧化碳驅替煤層氣（CO2-ECBM） 014
2.3 二氧化碳增強地熱系統（CO2-EGS） 016
2.4 二氧化碳增強頁岩氣開採（CO2-ESGR） 017
2.5 二氧化碳強化天然氣開採（CO2-EGR） 018
2.6 二氧化碳強化深部鹹水開採（CO2-EWR） 020
2.7 二氧化碳鈾礦地浸開採（CO2-EUL） 021
2.8 生物質二氧化碳地質封存（CO2-BECCS） 022
3 全球CCUS現狀 025
3.1 CCUS在全球應對氣候變化中的作用 026
3.2 CCUS全球項目分布 034
3.3 全球CCUS行業類型 037
3.4 CCUS相關組織、技術規範和政策法規 039
3.4.1 技術規範 040
3.4.2 政策法規 049
3.5 CCUS國際標準 052
4 中國CCUS現狀 055
4.1 中國CCUS相關的國家和地方政策 056
4.2 CCUS在中國溫室氣體減排中的貢獻 063
4.3 中國CCUS國家路線圖 064
4.4 中國CCUS項目分布 066
5 CCUS的環境風險和環境影響 071
5.1 CCUS的環境風險 072
5.2 CCUS的環境影響 077
5.3 CCUS環境風險評價方法 080
6 案例分析 083
6.1 國際案例 084
6.1.1 加拿大Weyburn項目 084
6.1.2 澳大利亞Gorgon項目 085
6.1.3 美國Decatur項目 088
6.1.4 德國CLEAN項目 089
6.2 中國案例 090
6.2.1 中國神華煤制油深部鹹水層二氧化碳地質封存示範工程 090
6.2.2 中國石油吉林油田二氧化碳驅提高石油採收率項目 095
6.2.3 延長石油二氧化碳驅提高石油採收率項目 099
6.2.4 中聯煤二氧化碳驅替煤層氣先導性試驗 102
7 中國CCUS環境風險評估技術指南解讀 105
7.1 出台背景 106
7.2 《指南》與現行的法律法規的關係 108
7.3 《指南》內容解讀 111
7.3.1 評估流程 111
7.3.2 評估範圍 112
7.3.3 風險源識別及風險受體 118
7.3.4 地質利用與封存風險源強 122
7.3.5 推薦評估方法 127
7.3.6 風險管理 129
7.4 《指南》套用案例 132
7.4.1 基於FEP的環境風險識別 132
7.4.2 環境風險矩陣 133
7.5 《指南》完善方向 136
8 中國CCUS環境風險評估培訓第一期（呼和浩特） 139
8.1 第一期培訓基本情況 140
8.2 第一期培訓問卷調查 142
8.2.1 調查樣本 142
8.2.2 CCUS認知程度 143
8.2.3 CCUS大規模實施後對環境的負面影響 144
8.2.4 CCUS環境管理重要性分析 146
8.2.5 CCUS環境風險評估指南程式認可度分析 147
8.2.6 地質利用與封存環境風險評估範圍認可度分析 148
8.2.7 CCUS環境風險評估指標重要性分析 150
8.2.8 主要結論 150
附錄1 主要術語解釋 153
附錄2 二氧化碳捕集、利用與封存環境風險評估技術指南 155
參考文獻 171
表目錄
表3-1 CCUS國際組織 039
表3-2 全球CCUS相關主要技術規範 041
表3-3 CCUS相關法規 050
表4-1 中國出台的CCUS相關政策 057
表4-2 地方政府出台CCUS的相關政策 060
表4-3 中國主要CCUS示範工程基本情況一覽表 067
表5-1 不同二氧化碳濃度對生態系統和生物的影響 078
表5-2 國際上典型的CCUS環境風險評價方法 081
表7-1 現行環境影響評價技術導則對二氧化碳地質封存與利用項目的適用性分析 108
表7-2 中國CCUS相關的法律法規 109
表7-3 捕集環節風險源識別 118
表7-4 捕集環節風險受體 119
表7-5 地質封存與利用環境風險因素識別 120
表7-6 地質封存影響受體的識別 122
表7-7 封存項目的風險源強關鍵影響因子指標體系 123
表7-8 全球對CO2泄漏源強的統計一覽表 124
表7-9 地質封存影響機率 128
表7-10 對環境風險受體影響的界定 128
表7-11 環境風險防範措施 129
表7-12 環境風險事件的應急措施 130
表7-13 環境風險評估矩陣 133
表8-1 調查樣本基本情況及構成 142
表1 可能性界定 166
表2 對環境風險受體影響的界定 167
表3 環境風險評估矩陣 168
表4 環境風險防範措施 168
表5 環境風險事件的應急措施 169
圖目錄
圖1-1 二氧化碳捕集、利用與封存概念圖 002
圖1-2 二氧化碳相態圖（1bar=0.1MPa） 003
圖1-3 單位體積CO2隨注入深度變化趨勢圖 005
圖1-4 CO2地質封存的蓋層和儲層（以中國神華煤制油深部鹹水層CO2地質封存示範工程主力儲層之一劉家溝組砂岩為例） 005
圖1-5 CO2地質封存三種典型的構造地層圈閉樣式 007
圖1-6 二氧化碳四種主要地質封存機理示意圖 008
圖1-7 CO2各種封存機理對封存安全性的貢獻 010
圖2-1 CO2-EOR示意圖 013
圖2-2 勝利油田CO2驅提高石油採收率工程流程圖 014
圖2-3 CO2-ECBM技術示意圖 015
圖2-4 CO2增強地熱系統原理示意圖 016
圖2-5 CO2-ESGR技術原理圖 018
圖2-6 天然氣田CO2-EGR技術原理示意圖 019
圖2-7 滷水中高附加值液體礦產資源的分級提取示意圖 020
圖2-8 CO2鈾礦地浸開採技術原理示意圖 022
圖2-9 生物質結合CCUS技術原理示意圖 023
圖3-1 實現450情景下不同模型模擬的排放水平 027
圖3-2 2100年有CCUS和沒有CCUS的減排成本情景 028
圖3-3 相對基準情景實現450情景各種減排技術的貢獻度 029
圖3-4 全球450情景下2040年電力行業的減排 030
圖3-5 2050年不同450情景下電力行業各種能源占比 030
圖3-6 全球450情景下2040年工業行業（不包括電力行業）的減排情景 031
圖3-7 全球450情景下2050年的工業部門（不包括電力行業）減排情景 032
圖3-8 全球不同時期針對CCUS的態度和政策 033
圖3-9 全球不同進展的CCUS項目分布情況 035
圖3-10 全球已運行CCUS項目及2022年前預期投運CCUS項目 036
圖3-11 全球已運行CCUS項目及2022年前預期投運CCUS項目行業類型 038
圖3-12 全球CCUS政策法規和技術規範分類 040
圖3-13 ISO/TC 265工作組結構 053
圖3-14 CCUS項目量化工作路線圖 054
圖4-1 中國針對CCUS出台的主要政策統計 056
圖4-2 CCUS未來對中國CO2減排的貢獻 063
圖4-3 CCUS技術發展總體路線圖（2018版） 065
圖4-4 中國CCUS項目類型、規模和年表 069
圖5-1 封存環節各階段風險發生機率和主要責任主體 072
圖5-2 二氧化碳泄漏源、泄漏通道和可能的受體 073
圖5-3 二氧化碳通過廢棄井的泄漏途徑 074
圖5-4 二氧化碳泄壓導致設備結冰 075
圖5-5 二氧化碳泄漏故障樹分析 076
圖5-6 環境風險造成的環境影響 077
圖6-1 Weyburn二氧化碳驅提高石油採收率項目 085
圖6-2 Gorgon項目場址 086
圖6-3 Gorgon項目概況圖 087
圖6-4 Decatur項目設施分布圖 088
圖6-5 CLEAN研究開發項目 090
圖6-6 中國神華CCS示範工程捕集區全貌（2012年） 091
圖6-7 中國神華CCS示範工程封存區全貌（2012年） 091
圖6-8 中國神華CCS示範工程全流程示意圖 092
圖6-9 中國神華CCS示範工程立體監測技術體系 093
圖6-10 神華示範工程全流程技術體系 095
圖6-11 液態CO2注入泵 096
圖6-12 伴生氣CO2變壓吸附裝置 097
圖6-13 超臨界CO2注入裝置
圖6-14 伴生氣CO2變溫回收裝置 097
圖6-15 吉林油田CO2-EOR工程場地CO2通量監測點位布置示意圖 098
圖6-16 延長石油榆林煤化公司5萬噸/年的CO2捕集裝置 100
圖6-17 延長石油靖邊油田CO2-EOR工程現場 100
圖6-18 延長石油吳起油田CO2-EOR工程現場 100
圖6-19 延長石油100萬噸/年CCUS項目規劃示意圖 101
圖6-20 延長石油地表和土壤二氧化碳監測裝置 102
圖6-21 沁水盆地首期（2003年）CO2-ECBM先導性試驗現場圖 103
圖6-22 AAP CO2-ECBM項目現場注氣與壓力監控裝置 104
圖7-1 中國CCUS環境風險評估指南的出台背景 107
圖7-2 中國CCUS環境風險評估指南發布的意義 107
圖7-3 二氧化碳捕集、利用與封存環境風險評估流程 112
圖7-4 二氧化碳捕集、利用與封存環境風險評估範圍 113
圖7-5 二氧化碳地質封存環境風險評估範圍概念圖 114
圖7-6 項目整體評估範圍確定 115
圖7-7 數值模擬法案例 116
圖7-8 二氧化碳地質封存環境風險評估空間範圍確定方法推薦順序 117
圖7-9 下套管和固井作業過程中導致封隔失敗示意圖 125
圖7-10 環境風險評估矩陣 127
圖7-11 FEPs後果×可能性的上限值、下限值與項目的最佳猜測值 134
圖7-12 風險矩陣評價結果圖 135
圖7-13 CCUS環境風險評估技術指南的完善方向 137
圖7-14 CCUS環境風險評估技術指南下一步研究方向 137
圖8-1 中國CCUS環境風險評估培訓第一期（呼和浩特） 141
圖8-2 CCUS技術對環境產生的負面影響評估對比分析 144
圖8-3 CCUS技術對環境產生的負面影響評估分工作年限對比分析 145
圖8-4 場地泄漏對風險受體影響程度分析 146
圖8-5 CCUS環境管理政策的重要性 147
圖8-6 最小評估範圍對比分析 149
圖8-7 CCUS環境風險評估指標重要性排序 151
圖1 二氧化碳捕集、利用與封存環境風險評估流程 162
附錄1 主要術語解釋 153
附錄2 二氧化碳捕集、利用與封存環境風險評估技術指南 155
參考文獻 171
表目錄
表3-1 CCUS國際組織 039
表3-2 全球CCUS相關主要技術規範 041
表3-3 CCUS相關法規 050
表4-1 中國出台的CCUS相關政策 057
表4-2 地方政府出台CCUS的相關政策 060
表4-3 中國主要CCUS示範工程基本情況一覽表 067
表5-1 不同二氧化碳濃度對生態系統和生物的影響 078
表5-2 國際上典型的CCUS環境風險評價方法 081
表7-1 現行環境影響評價技術導則對二氧化碳地質封存與利用項目的適用性分析 108
表7-2 中國CCUS相關的法律法規 109
表7-3 捕集環節風險源識別 118
表7-4 捕集環節風險受體 119
表7-5 地質封存與利用環境風險因素識別 120
表7-6 地質封存影響受體的識別 122
表7-7 封存項目的風險源強關鍵影響因子指標體系 123
表7-8 全球對CO2泄漏源強的統計一覽表 124
表7-9 地質封存影響機率 128
表7-10 對環境風險受體影響的界定 128
表7-11 環境風險防範措施 129
表7-12 環境風險事件的應急措施 130
表7-13 環境風險評估矩陣 133
表8-1 調查樣本基本情況及構成 142
表1 可能性界定 166
表2 對環境風險受體影響的界定 167
表3 環境風險評估矩陣 168
表4 環境風險防範措施 168
表5 環境風險事件的應急措施 169
圖目錄
圖1-1 二氧化碳捕集、利用與封存概念圖 002
圖1-2 二氧化碳相態圖（1bar=0.1MPa） 003
圖1-3 單位體積CO2隨注入深度變化趨勢圖 005
圖1-4 CO2地質封存的蓋層和儲層（以中國神華煤制油深部鹹水層CO2地質封存示範工程主力儲層之一劉家溝組砂岩為例） 005
圖1-5 CO2地質封存三種典型的構造地層圈閉樣式 007
圖1-6 二氧化碳四種主要地質封存機理示意圖 008
圖1-7 CO2各種封存機理對封存安全性的貢獻 010
圖2-1 CO2-EOR示意圖 013
圖2-2 勝利油田CO2驅提高石油採收率工程流程圖 014
圖2-3 CO2-ECBM技術示意圖 015
圖2-4 CO2增強地熱系統原理示意圖 016
圖2-5 CO2-ESGR技術原理圖 018
圖2-6 天然氣田CO2-EGR技術原理示意圖 019
圖2-7 滷水中高附加值液體礦產資源的分級提取示意圖 020
圖2-8 CO2鈾礦地浸開採技術原理示意圖 022
圖2-9 生物質結合CCUS技術原理示意圖 023
圖3-1 實現450情景下不同模型模擬的排放水平 027
圖3-2 2100年有CCUS和沒有CCUS的減排成本情景 028
圖3-3 相對基準情景實現450情景各種減排技術的貢獻度 029
圖3-4 全球450情景下2040年電力行業的減排 030
圖3-5 2050年不同450情景下電力行業各種能源占比 030
圖3-6 全球450情景下2040年工業行業（不包括電力行業）的減排情景 031
圖3-7 全球450情景下2050年的工業部門（不包括電力行業）減排情景 032
圖3-8 全球不同時期針對CCUS的態度和政策 033
圖3-9 全球不同進展的CCUS項目分布情況 035
圖3-10 全球已運行CCUS項目及2022年前預期投運CCUS項目 036
圖3-11 全球已運行CCUS項目及2022年前預期投運CCUS項目行業類型 038
圖3-12 全球CCUS政策法規和技術規範分類 040
圖3-13 ISO/TC 265工作組結構 053
圖3-14 CCUS項目量化工作路線圖 054
圖4-1 中國針對CCUS出台的主要政策統計 056
圖4-2 CCUS未來對中國CO2減排的貢獻 063
圖4-3 CCUS技術發展總體路線圖（2018版） 065
圖4-4 中國CCUS項目類型、規模和年表 069
圖5-1 封存環節各階段風險發生機率和主要責任主體 072
圖5-2 二氧化碳泄漏源、泄漏通道和可能的受體 073
圖5-3 二氧化碳通過廢棄井的泄漏途徑 074
圖5-4 二氧化碳泄壓導致設備結冰 075
圖5-5 二氧化碳泄漏故障樹分析 076
圖5-6 環境風險造成的環境影響 077
圖6-1 Weyburn二氧化碳驅提高石油採收率項目 085
圖6-2 Gorgon項目場址 086
圖6-3 Gorgon項目概況圖 087
圖6-4 Decatur項目設施分布圖 088
圖6-5 CLEAN研究開發項目 090
圖6-6 中國神華CCS示範工程捕集區全貌（2012年） 091
圖6-7 中國神華CCS示範工程封存區全貌（2012年） 091
圖6-8 中國神華CCS示範工程全流程示意圖 092
圖6-9 中國神華CCS示範工程立體監測技術體系 093
圖6-10 神華示範工程全流程技術體系 095
圖6-11 液態CO2注入泵 096
圖6-12 伴生氣CO2變壓吸附裝置 097
圖6-13 超臨界CO2注入裝置
圖6-14 伴生氣CO2變溫回收裝置 097
圖6-15 吉林油田CO2-EOR工程場地CO2通量監測點位布置示意圖 098
圖6-16 延長石油榆林煤化公司5萬噸/年的CO2捕集裝置 100
圖6-17 延長石油靖邊油田CO2-EOR工程現場 100
圖6-18 延長石油吳起油田CO2-EOR工程現場 100
圖6-19 延長石油100萬噸/年CCUS項目規劃示意圖 101
圖6-20 延長石油地表和土壤二氧化碳監測裝置 102
圖6-21 沁水盆地首期（2003年）CO2-ECBM先導性試驗現場圖 103
圖6-22 AAP CO2-ECBM項目現場注氣與壓力監控裝置 104
圖7-1 中國CCUS環境風險評估指南的出台背景 107
圖7-2 中國CCUS環境風險評估指南發布的意義 107
圖7-3 二氧化碳捕集、利用與封存環境風險評估流程 112
圖7-4 二氧化碳捕集、利用與封存環境風險評估範圍 113
圖7-5 二氧化碳地質封存環境風險評估範圍概念圖 114
圖7-6 項目整體評估範圍確定 115
圖7-7 數值模擬法案例 116
圖7-8 二氧化碳地質封存環境風險評估空間範圍確定方法推薦順序 117
圖7-9 下套管和固井作業過程中導致封隔失敗示意圖 125
圖7-10 環境風險評估矩陣 127
圖7-11 FEPs後果×可能性的上限值、下限值與項目的最佳猜測值 134
圖7-12 風險矩陣評價結果圖 135
圖7-13 CCUS環境風險評估技術指南的完善方向 137
圖7-14 CCUS環境風險評估技術指南下一步研究方向 137
圖8-1 中國CCUS環境風險評估培訓第一期（呼和浩特） 141
圖8-2 CCUS技術對環境產生的負面影響評估對比分析 144
圖8-3 CCUS技術對環境產生的負面影響評估分工作年限對比分析 145
圖8-4 場地泄漏對風險受體影響程度分析 146
圖8-5 CCUS環境管理政策的重要性 147
圖8-6 最小評估範圍對比分析 149
圖8-7 CCUS環境風險評估指標重要性排序 151
圖1 二氧化碳捕集、利用與封存環境風險評估流程 162
