T/CNCA 067-2024 二氧化碳深部咸水层地质封存场址确定导则

　　ICS 07.060 CCS D 10

　　T/CNCA 067—2024

　　二氧化碳深部咸水层地质封存

　　场址确定导则

　　Directives for the determination of geological storage sites for

　　deep saline aquifer carbon dioxide sequestration

　　2024-06-12 发布 2024-10-01 实施

　　发 出

　　布 版

　　中国煤炭工业协会中国标准出版社

　　T/CNCA 067—2024

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 选址原则 2

　　5 选址内容 3

　　6 站址的确定 7

　　7 选址报告 7

　　附录 A(资料性) 二氧化碳地质封存选址报告格式与内容 8

　　参考文献 9

　　Ⅰ

　　T/CNCA 067—2024

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国煤炭工业协会提出 。

　　本文件由中国煤炭工业协会科技发展部归口 。

　　本文件起草单位：中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司 、中国矿业大学(北京)、中国科学院武汉岩土力学研究所 、北京低碳清洁能源研究院 。

　　本文件主要起草人 ：王永胜 、魏宁 、张凯 、韩来喜 、周玲妹 、刘胜男 、白冰 、王燕 、张力为 、付晓娟 、熊日华 、马瑞 、赵英杰 。

　　Ⅲ

　　T/CNCA 067—2024

　　二氧化碳深部咸水层地质封存

　　场址确定导则

　　1 范围

　　本文件规定了二氧化碳地质封存选址的基本原则和需要考虑的主要因素 。

　　本文件适用于沉积盆地深部咸水层二氧化碳地质封存的场地筛选 。

　　2 规范性引用文件

　　本文件没有规范性引用文件 。

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3.1

　　二氧化碳地质封存 CO2 geological storage

　　通过工程技术手段将捕集的二氧化碳直接注入至地下深部咸水层 、枯竭油气藏等地质构造中 ，实现其与大气长期隔绝的过程 。

　　3.2

　　碳捕获与封存 carbon capture and storage;CCS

　　将二氧化碳从工业或相关排放源中分离出来，输送到封存地点，并长期与大气隔离的过程 。 3.3

　　储层 reservoir

　　二氧化碳被注入的目标地层 。

　　3.4

　　盖层 caprock

　　储层上方对二氧化碳注入后能够起到封闭作用的致密地层 。

　　3.5

　　缓冲层 buffer layer

　　盖层上方作为安全缓冲的致密地层 。

　　注：主要是提供额外的安全保护，防止封存的二氧化碳发生泄漏 。

　　3.6

　　二氧化碳通量 CO2 flow rate

　　单位时间内流经单位面积的二氧化碳的量 。

　　3.7

　　井筒 wellbore

　　钻孔中由套管 、水泥环 、井眼构成的筒状结构，用于流体采出 、注入或监测，沟通地面和储层的通道 。 3.8

　　环空 tubing⁃casing annular

　　1

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　　悬于井内的套管柱四周的空间，二氧化碳和咸水通过井筒泄漏的重要通道 。

　　3.9

　　泄漏 leakage

　　注入二氧化碳因上覆盖层密封失效 、井筒完整性失效 、断层封闭性失效等原因出现的二氧化碳 、咸水 、有机物等运移到盖层上方地层 、浅层地下水 、土壤 、大气中的现象 。

　　3.10

　　断层 fault

　　岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生显著位移的断裂构造 。

　　3.11

　　活动断层 active fault

　　晚第四纪以来有活动的断层 。

　　注：现今仍在活动或近代地质时期曾有过活动，将来还可能重新活动 。

　　3.12

　　风险 risk

　　不确定性对目标的影响，本文件特指泄漏发生的概率和泄漏造成的环境影响两者综合作用对二氧化碳地质利用与封存项目安全性的影响 。

　　3.13

　　特别保护区 special preservation area

　　飞机场 、军事基地以及国务院和国务院有关部门及省 、自治区 、直辖市人民政府划定的野生动物保护区 、生态保护红线区域 、永久基本农田和其他需要特别保护的区域 。

　　3.14

　　沉积环境 sedimentary environment

　　沉积作用进行的自然地理环境，具有独特的物理 、化学和生物特征的地貌单元，并以此与相邻的地区相区别 。

　　4 选址原则

　　4.1 阶段性原则

　　场址筛选高度依赖于场地表征数据的质量 ，包含数据种类与精度 ，考虑场地由初勘 、详勘尺度性原则，将选址分为区域尺度与场地尺度两个尺度，对应场地的初步勘察与详勘阶段，每个尺度采用相对应的场地原则与评估数据质量要求 。本文件主要针对区域尺度的场地筛选 。

　　4.2 封存容量原则

　　选址应开展封存容量评估，确保满足 CCS 减排目标，同时对地下空间进行管理 。

　　4.3 源汇匹配性原则

　　在封存选址中应适当考虑二氧化碳源与封存场地的空间匹配性原则 。

　　4.4 安全性与风险原则

　　安全原则是深部咸水层二氧化碳地质封存选址的重要原则，也是选址工作的重要内容 。安全性的目的是降低各种风险 。与安全性相关的内容包括泄漏性/封闭性 、场地稳定性 、地表变形 、诱发地震 。

　　2

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　　4.5 经济性原则

　　选址要以降低综合工程成本为目标，适度考虑技术经济性 、实施便利性，以及社会综合经济性因素 。

　　4.6 法律法规条件

　　二氧化碳封存场地选址要考虑与相关法律法规的相容性 ，参考封存区域具体的社会 、法律法规要求进行 。

　　4.7 一票否决原则

　　若备选场址出现违背现有法律法规及规划或现有技术无法实现等情况，应对其进行一票否决 。

　　5 选址内容

　　5.1 选址设计

　　5.1.1 选址设计阶段的目的是提出一个总体的选址计划与原则，确定可作为站址调查阶段所使用的技术要求 。

　　5.1.2 应根据资源普查或详查和其他环境条件预选站址 。如果地质条件复杂，可同时确定几个预选方案以便权衡比较 。

　　5.1.3 应收集预选站址的地质和地形图资料，并进行现场查勘，了解地质类型和地形地貌条件 。

　　5.1.4 应估计人力 、资金及进度时间，并明确选址研究的责任单位 。

　　5.1.5 应对安全和环境影响进行初步评价 。这种评价应能判断所建议的站址是否能够满足选址研究的要求 。

　　5.1.6 应根据预选方案和初步的环境影响评价提出建议 ，再根据此建议修改预选方案 ，在此基础上提出所希望的站址和性能要求(如用地面积 、地质和水文地质等)，作为站址调查阶段工作的基础 。

　　5.2 地质封存选址调查

　　5.2.1 沉积盆地数据调查

　　参考 GB/T 16792—1997 和《中国含油气盆地图集(第二版)》、《中国主要沉积盆地二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价图集》，合理选择沉积盆地或其内部构造单元内咸水层 ，充分利用沉积构造理论 、地球物理 、地球化学勘探 、钻井 、测井和测试等资料，开展系统地学分析以及稳定性分析，筛选适宜深部咸水层并开展封存潜力评价 。

　　5.2.2 地质灾害易发性调查

　　在二氧化碳地质储存选址阶段，需委托有资质的单位对目标靶区进行地质灾害危险性评估 。选择地质灾害易发性进行评价 。通常根据地质灾害对封存场地的影响程度，推荐重点考虑调查泥石流 、洪水 、塌陷以及滑坡等地表地质灾害的发生性，以及相关应对措施 。

　　5.2.3 人口密度调查

　　地质封存原则上避开人口密集区 。按照人口密度(人/km2)为主要的指标 。依照人口密度不同可按表 1 将其分为三个等级 。 当二氧化碳封存场地位于重要生态敏感区(① 城市开发边界内- 直辖市 、省级市区 、市县级等城市;②生态保护红线核心区或重要水源地)时，场地一票否决 。

　　3

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　　表 1 人口密度推荐评级标准

　　人口密度/(人/km2)

　　评价等级

　　<25

　　优

　　26~50

　　中

　　>51

　　差

　　5.2.4 资源调查

　　在确定技术可行的目标区域同时与所在地方政府沟通协调中长期建设规划 、矿藏开发规划并调研周边保护区 、名胜景点 、重点水源地等存量和发展情况 ，避免发生冲突 。依照矿产资源的压覆情况 ，可按照

　　表 2 将其分为三个等级 。

　　表 2 资源调查推荐评级标准

　　矿产资源压覆情况

　　评价等级

　　无矿产资源压覆

　　优

　　有煤或石油或天然气等单种矿产资源压覆

　　中

　　有两种以上矿产资源压覆

　　差

　　5.2.5 地形及生物调查

　　地形及生物调查围绕四个要素进行，分别为地物 、地貌 、坡度和比高 。

　　a) 地物：包括密集的居民点 、建筑物 、树木 、竹林 、荆棘 、藤条 、杂草等;

　　b) 地貌：包括大面积密集梯田 、陡坎 、长年积水的河 、湖泊 、水库 、水塘 、沼泽 、盐湖 、较宽的雨裂 、冲沟 、大面积的风化碎石 、沙漠 、沙丘 、松软土质地带等;

　　c) 坡度：指测线上或测区内总平均坡度;

　　d) 比高：指测线上或测区总平均高差 。

　　根据表 3 和表 4 对调查结果进行评价 。

　　表 3 地形要素划分标准及分值表

　　地形要素情况

　　评价等级

　　平原或高原

　　优

　　丘陵 、沟壑高原

　　中

　　山地

　　差

　　表 4 地形等级确定表

　　评价等级Ⅴ

　　地形起伏度 >0 .2

　　Ⅳ

　　0.1~0 .2

　　4

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　　表 4 地形等级确定表( 续 )

　　评价等级

　　地形起伏度

　　Ⅲ

　　0.05~0 .1

　　Ⅱ

　　0.01~0 .05

　　Ⅰ

　　<0 .01

　　注：地形起伏度采用大尺度卫星图确定，采用两点高差除以距离获得起伏度 。

　　5.3 封存容量评估

　　5.3.1 评估方法

　　二氧化碳地址封存场地的封存潜力可采用目前行业中普遍认可的技术手段进行评估 ，例如：容积法计算 。

　　5.3.2 评估步骤

　　咸水层直接封存容量计算时 ，区域尺度一般细化系或组 ，在勘探程度较高 、数据支撑较好时 ，应进 一步细化到段(或组)。 地质潜力是静态的理论封存量 ，包括预测地质潜力 、控制地质潜力和探明地质潜力三类 。

　　a) 预测地质潜力：通过咸水层二氧化碳地质封存普查 ，或在已有勘探程度和地质资料满足普查阶段的基础上 ，针对沉积盆地或其内部地质单元 ，假定储层中的孔隙空间能够最大程度地被二氧化碳充填，通过估算得到的理论封存潜力数据 。

　　b) 控制地质潜力：通过咸水层二氧化碳地质封存预探 ，或在已有勘探程度和地质资料满足预探阶段的基础上 ，针对有利靶区或其内部地质单元 ，假定储层中的孔隙空间能够最大程度地被二氧化碳充填，通过估算得到的理论封存潜力数据 。

　　c) 探明地质潜力：通过咸水层二氧化碳地质封存详探 ，或在已有勘探程度和地质资料满足详探阶段的基础上 ，针对有利场地或其内部地质单元 ，假定储层中的孔隙空间能够最大程度地被二氧化碳充填，通过估算得到的理论封存潜力数据 。

　　5.4 可注入性评价

　　针对有利场地或其内部地质单元，基于区域地质数据 、地球物理数据 、探井测井数据 、试井数据，岩心分析数据等，综合评价储层有效渗透率和储层厚度综合效果，通过模拟评价预选储层的可注性 。

　　5.5 安全性条件

　　5.5.1 盖层类型主要包括泥岩 、页岩 、膏岩 、粉砂岩等岩层，应为大面积且连续稳定的地层，为区域性盖层或构造级别的盖层 。

　　5.5.2 根据表 5 对盖层岩性进行评价 。

　　表 5 盖层岩性推荐评级标准

　　盖层岩性

　　评价等级

　　蒸发岩类

　　优

　　5

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　　表 5 盖层岩性推荐评级标准( 续 )

　　盖层岩性

　　评价等级

　　泥质岩类

　　中

　　页岩和致密灰岩类

　　差

　　5.5.3 根据盖层性能按照表 6 进行等级评定 。

　　表 6 盖层性能调查推荐评级标准

　　盖层累计厚度/m

　　评价等级

　　≥100

　　优

　　50~100

　　中

　　0~50

　　差

　　5.5.4 根据盖层沉积环境按照表 7 设定等级 。

　　表 7 盖层沉积环境推荐评级标准

　　盖层沉积相

　　评价等级

　　沉积相湖泊 、海相沉积

　　优

　　河道相

　　中

　　冲积相

　　差

　　5.5.5 活 动 断 层 ，参 考 GB 17741—2005 对 Ⅰ 级 场 地 地 震 安 全 性 评 价 工 作 近 场 区 范 围 应 外 延 至 半 径25 km 范围的规定 ，建议二氧化碳注入影响区域应规避活动断裂 ，由此建议注入井回避断层 25 km;封存区域需要避开活动断层区域，避免可能的泄漏风险与封存诱发地质构造活动的风险 。

　　5.5.6 区 域 地 震 动 峰 值 加 速 度 ，参 考 GB 18306—2015，建 议 储 层 区 域 地 震 动 峰 值 加 速 度 小 于 或 等 于0.15g，历史上没有发生过 6 级以上地震(理氏震级)。 根据地震动峰值加速度按照表 8 设定等级 。

　　表 8 地震动峰值加速度推荐评级标准

　　地震动峰值加速度

　　评价等级

　　≤0 .05g

　　优

　　0.10g~0 .15g

　　中

　　0.20g~0 .30g

　　差

　　≥0 .40g

　　一票否决

　　5.5.7 根据断裂发育情况 ，按照表 9 设定等级 。在已有地震勘探资料基础上 ，初步按照断裂发育复杂情况与断层封闭性进行定性评价，即断裂系统越复杂且高渗，越不利于二氧化碳地质封存 。

　　6

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　　表 9 断裂发育情况推荐评级标准

　　断裂发育情况

　　评价等级

　　简单

　　优

　　中等

　　中

　　复杂

　　差

　　5.5.8 封存区不应靠近活动火山构造，避免火山等地质活动对封存区域的影响 。

　　6 站址的确定

　　6.1 对初步选划的每一个地质封存站址的环境条件和用地等进行权衡对比，确定最佳站址 。

　　6.2 应在所有调查和评价的基础上编制最终的选址报告 。选址报告应综合全部站址调查与评价的数据 、评价意见和结论 。在确认站址合适时 ，应向审管机构提供全面 、详细的报告 ，以使审管机构能够批准所选择的站址 。

　　7 选址报告

　　7.1 二氧化碳地质封存选址报告格式与内容见附录 A 。

　　7.2 二氧化碳地质封存选址工作流程见图 1。

　　图 1 二氧化碳地质封存选址工作流程

　　7

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　二氧化碳地质封存选址报告格式与内容

　　A.1 文本规格

　　报告书文本外形尺寸为 A4(210 mm× 297 mm)。

　　A.2 封面格式

　　报告书封面格式如下：第一行书写项目名称：×××× 项目(居中 ，不超过 30 个汉字);第二行书写：二氧化碳地质封存选址报告书(居中);第三行落款书写：编制单位全称(居中);第四行书写：地名(居中);第五行书写：××××年××月(居中)。 以上内容字体字号适宜，各行间距适中，保持封面美观 。报告书(送审稿)加盖选址单位公章 。

　　A.3 封里内容

　　A.3.1 封里 1 内容

　　封里 1 为相关评价证书彩色缩印件，同时写明证书持有单位的全称 、通信地址 、邮政编码 、联系电话 、传真电话 、电子信箱等 。

　　A.3.2 封里 2 内容

　　封里 2 中写明：二氧化碳地质封存选址委托单位全称 ，承担单位全称 ，单位负责人姓名 、职务 、职称 ，项目负责人姓名 、职务 、职称，审核人姓名 、职务 、职称，主要参加人员的姓名 、职务和职称等 。

　　A.3.3 封里 3 内容

　　封里 3 中写明协作单位及主要参加人员情况 ，包括协作单位全称 ，参加的选址工作内容 ，负责人姓名 、职务 、职称，主要参加人员的姓名 、职务和职称等 。

　　A.3.4 封里 4 内容

　　封里 4 为技术签署页 ，包括选址报告书主要编写(制)人员姓名 、专业 、负责编制的责任章节并签名 ，明确校核 、审核 、审定和批准等人员的姓名 、职务和职称等内容并签名 ;明确协作单位所承担的专题内容和主要参加人员情况并签名 。 附项目负责人相关证书彩印件 。

　　A.4 报告章节内容

　　选址报告可包括研究区域范围内地质概况(区域地层构造特点 、区域水文地质特征 、区域灾害发生性调查 、场址储盖层地质条件及评价 、封存区域的潜在储盖层调查)、二氧化碳地质封存场址的评价(场址适宜性评价 、矿产资源分布情况 、封存潜力评估 、封存项目技术经济分析等)、安全风险评估等内容 。依据二氧化碳地质封存选址项目的特点和选址的内容与过程，可对其中章节适当增减 。

　　8

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 16792—1997 中国含油气盆地及次级构造单元名称代码

　　[2] GB 17741—2005 工程场地地震安全性评价

　　[3] GB 18306—2015 中国地震动参数区划图

　　[4] SY/T 5601—2009 天然气藏地质评价方法

　　[5] SY/T 6021—1994 石油天然气勘探工作规范

　　[6] 郭建强，文冬光，张森琦，等 . 中国主要沉积盆地二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价图集[M] .北京：地质出版社，2015

　　[7] 李国玉，吕鸣岗 . 中国含油气盆地图集(第二版)[M] . 北京：石油工业出版社，2002

　　9