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文檔簡介
ICS號
中國標準文獻分類號
團體標準
T/GSCXXX—XXXX
二氧化碳陸地封存工程地質條件適宜性評
價及選址指南
Templateofsocialorganizationstandards
(征求意見稿)
XXXX-xx-xx發布XXXX-xx-xx實施
T/GSCXXX—XXXX
二氧化碳陸地封存工程地質條件適宜性評價及選址指南
1范圍
本文件主要規定盆地級、目標區級/靶區級、場地級、灌注級二氧化碳陸地封存工程地質條件適宜
性評價及選址工作程序、碳封存地質體結構及表征、碳封存潛力評價、碳封存場址地質適宜性評價、碳
封存場址風險評價、碳封存選址方法及成果、碳封存場址監測等方面的技術要求。
本文件適用于不同類型儲層,包括咸水層、油氣藏、煤層和基性-超基性巖的二氧化碳陸地封存工
程地質條件適宜性評價及選址工作,也可供其他類似地質封存工程適宜性評價與選址參考。
2規范性引用文件
下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,
僅該日期對應的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本
文件。
GB/T33685-2017陸上地震勘探數據處理技術規程
GB/T14499-1993地球物理勘查技術符號
GB/T18208地震現場工作國家標準
DZ/T0441.1-2023巖心數字化技術規程
DZ/T0187-2016地面磁性源瞬變電磁法技術規程
DZ/T0280-2015可控源音頻大地電磁法技術規程
DZ/T0257-2014區域地質調查規范(1:250000)
DZ/T0153-2014物化探工程測量規范
DZ/T0072-93電阻率測深法技術規程
DZ/T0073-1993電阻率剖面技術規程
DZ/T0069-1993地球物理勘查圖式圖例及用色標準
DZ47-1987石油地震勘探技術規范;
HJ75-2017固定污染源煙氣(SO?、NOx、顆粒物)排放連續監測技術規范
NB/T11043-2022頁巖氣藏地質模型建立技術規范
NB/T35099-2017水電工程三維地質建模技術規程
SY/T7378-2017油氣藏三維定量地質模型建立技術規范
SY/T7072-2016大地電磁探測法資料處理解釋技術規程
SY/T6688-2013時頻電磁法勘探技術規程
SY/T5819-2010陸上重力勘探技術規范
T/CSRMEXX-2023山區公路斜坡地質災害風險評價規范
T/CSES71-2022二氧化碳地質利用與封存項目泄漏風險評價標準
DB36/T1669-20221:50000數字地質填圖三維建模技術規范
DB37/T4336-20211:250000水文地質調查規范
DB37/T4514-20221:50000水文地質調查規范
DB37/T4309-2021礦床三維地質建模規范
DB42/T1506-2019三維實體模型參數化建模技術規范
DD2014-11地面沉降InSAR監測規范
3術語和定義
下列術語和定義適用于本文件。
—1—
T/GSCXXX-XXXX
3.1
二氧化碳地質封存carbondioxidegeologicalstorage(CGS)
通過工程技術手段將捕集的二氧化碳以超臨界態(溫度高于31.1℃,壓力高于7.38MPa)注入地
下深處具有適當封閉條件的地層中進行長期(千年至萬年尺度)安全封存和隔離的過程。
3.2
封存場址storagesite
用于封存的地質體或地下空間以及用于二氧化碳注入、監測等設施建造的地面區域。
3.3
儲層reservoir
能夠注入和儲存二氧化碳的深部地質體,主要包括咸水層、枯竭油氣藏、深部不可開采煤層及基性
-超基性巖。
3.4
蓋層caprock
位于儲層之上,能夠阻止注入的二氧化碳向上滲流、擴散的低滲巖層。
3.5
封存潛力storagecapacity
能夠注入和儲存超臨界二氧化碳的能力,主要包括理論封存潛力和有效封存潛力。
3.6
盆地級basinlevel
以盆地基底起伏形成的隆起或坳陷為一級構造單元或以多個背斜、單斜和向斜形成的二級構造單
元為研究對象和評價單元。
3.7
目標區級/靶區級targetarealevel
以盆地內單個背斜、單斜和向斜形成的三級構造單元為研究對象和評價單元。
3.8
場地級sitelevel
以二氧化碳地質封存儲存場地為研究對象和評價單元。
3.9
灌注級injectionlevel
以二氧化碳地質封存灌注場地為研究對象和評價單元。
3.10
地質適宜性評價geologicalsuitabilityevaluation
綜合分析不同尺度(包括盆地級、目標區/靶區級、場地級)封存地質體的地質條件是否適宜二氧化
碳封存,評判其適宜性程度等級。
3.11
場址適宜性評價sitesuitabilityevaluation
綜合分析二氧化碳封存場址的地質適宜性指標、社會經濟性指標、場址綜合風險評價指標,評判其
適宜性程度等級。
3.12
碳封存選址carbondioxidestoragesitescreening
—2—
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基于對盆地級、目標區級/靶區級、場地級地質適宜性的逐級評價,結合場址適宜性評價結果,優選
二氧化碳封存場址。
3.13
碳封存場址風險riskofcarbondioxidestoragesite
碳封存場址在二氧化碳注入過程中及封存后可能出現的風險,主要包括泄漏風險、誘發地震風險以
及地面變形風險。
3.14
地球物理監測技術geophysicalmonitoring
對碳封存場址二氧化碳注入后地下流體的運移、壓力分布及地表變形等開展地球物理監測和評估。
3.15
地球化學監測技術geochemicalmonitoring
對碳封存場址二氧化碳注入前后地層水、氣體或土壤等樣品的相關化學指標開展監測和評估,包括
地層水化學組成監測技術、地層水同位素監測技術、人工示蹤劑監測技術等。
3.16
井孔監測技術wellmonitoring
在注入/監測井的不同深度處埋設監測裝置,長期監測、記錄孔內溫度、壓力和變形等參數。
3.17
土壤碳通量監測soilcarbonfluxmonitoring
監測碳封存場址二氧化碳注入前后地表的碳通量及差異,評估二氧化碳是否泄漏到地表的研究手
段,如密閉箱監測法。
3.18
地表大氣監測surfaceairmonitoring
在考慮監測區氣象環境背景和地質環境背景的基礎上,以人居安全性為重點,結合二氧化碳的物理
和化學性質并充分考慮可能的泄漏通道,進行二氧化碳封存區域的近地表二氧化碳濃度和通量的
監測。
3.19
三維地質建模three-dimensionalgeologicalmodeling
運用計算機技術,將空間信息管理、地質解譯、空間分析與預測、地學統計、實體內容分析及圖形
可視化等工具有機結合,實現三維地質模擬及分析的技術方法。
3.20
地下水模型groundwatermodel
能反映實際水文地質條件并可模擬地下水運動的地質、物理及數學的基本模式。
3.21
含水層水力聯系hydraulicconnection
水平向同一含水層內和垂直向不同含水層之間的水力聯系程度。
3.22
封閉性sealingproperty
蓋層、斷層對流體運移滲透的阻礙性能。
3.23
地下水年齡groundwaterage
—3—
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某一水分子自補給進入地下水系統到某一特定位置所經歷的時間。一般指地下水水樣的平均年齡。
3.24
巖相模型faciesmodel
三維空間中定量描述巖相分布和接觸關系的模型。
3.25
數字巖心digitalcore
基于巖心掃描圖像,運用計算機圖像處理技術重構的巖心二維和三維模型,是巖心成分和結構的數
字化表征。
3.26
二氧化碳羽流carbondioxideplume
超臨界態二氧化碳注入儲層后運移擴散形成的羽狀流體。
3.27
有效封存量effectivestoragecapacity
考慮地質因素和注入條件限制的封存場址的二氧化碳最大儲存量。
3.28
危險性hazard
指一定時間內,由于二氧化碳注入產生不同規模和強度的不良效應包括二氧化碳泄漏、誘發地震以
及地面變形的概率。
3.29
易損性vulnerability
二氧化碳注入產生的不良效應對環境、建筑物、人口等的可能破壞程度,用0(沒有損失)和1(全
損失)之間的數字來表征。
3.30
二氧化碳泄漏風險riskofcarbondioxideleakage
二氧化碳注入后導致的二氧化碳、有機污染物等由蓋層、井筒、斷層等途徑泄漏至蓋層上部各地層、
淺層地下水、大氣中的可能性和發生此種泄漏造成的環境影響。
3.31
二氧化碳注入誘發地震風險riskofcarbondioxideinducedearthquakes
注入二氧化碳后可能引發地震,影響工程的正常施工和安全運營,并可能對人民群眾生命財產造成
損失。
3.32
二氧化碳注入誘發地面變形風險riskofcarbondioxideinducedgrounddeformation
二氧化碳注入后可能導致地表變形,對地面生產、生活設施,二氧化碳地質封存所需的相關設備和
生態環境造成的不良影響。
3.33
咸水層封存salineformationsstorage
通過工程技術手段將主要來自于工業領域大型排放源捕集的二氧化碳注入至適宜咸水層中,以實
現其與大氣長期隔絕的目的。適宜咸水層賦存深度一般在800m以下,礦化度一般介于3-50g/L。
3.34
油氣藏封存oilandgasreservoirstorage
—4—
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通過向油氣儲層注入二氧化碳,降低油氣的粘度和界面張力,進而推動地下油氣向井口運移。二氧
化碳的注入可以彌補油氣開采導致的儲層壓力下降,替換孔隙中的油氣,在增加油氣采收率的同時
封存二氧化碳。
3.35
煤層封存coalseamstorage
二氧化碳注入煤層后,在煤層孔隙裂隙中混合的流體經擴散、滲流、競爭吸附、置換,驅替煤層中
的瓦斯氣體,導致二氧化碳最終替換煤層孔隙裂隙中的CH4分子,并以吸附態、游離態賦存于煤層
的孔隙裂隙中。
3.36
基性-超基性巖封存basic-ultrabasicstorage
將二氧化碳以超臨界態或飽和水溶液的形式注入地下基性-超基性巖(如玄武巖和橄欖巖)中,加
速和促進二氧化碳與巖石中的橄欖石、輝石、基性斜長石等礦物發生碳酸鹽化反應,生成固態無機
碳酸鹽礦物,從而達到永久封存二氧化碳的目的。
4基本規定
4.1二氧化碳陸地封存工程應開展地質條件適宜性評價及選址工作。
4.2二氧化碳陸地封存工程地質條件適宜性評價及選址一般應包括碳封存地質體結構及表征、碳封存
潛力評價、碳封存地質適宜性評價、碳封存場址風險評價、碳封存場址選址方法及成果、碳封存場址監
測等工作內容。
4.3碳封存地質體結構及表征應根據封存工程地質條件適宜性評價及選址工作的不同階段,收集不同
尺度的地質數據,建立相應精度的三維工程地質模型與水文地質模型。
4.4碳封存潛力評價應在三維工程地質和水文地質建模基礎上開展,基于研究區地質構造、地層巖性
與展布、水文地質和地熱地質條件,開展相應級別的碳封存潛力評價工作。
4.5碳封存場址地質適宜性評價應結合規劃選址和工程選址需要,在碳封存地質體結構及表征、碳封
存潛力評價的基礎上開展,根據不同場址的封存類型,開展場址地質適宜性評價工作。
4.6在碳封存場址地質適宜性評價基礎上,應開展碳封存場址風險評價工作,包括二氧化碳泄漏風險
評價、誘發地震風險評價以及地面變形風險評價。
4.7碳封存選址應在碳封存場址地質適宜性綜合評價結果、碳封存場址風險性綜合評價結果、碳封存
場址社會經濟性綜合評價結果的基礎上開展,根據不同場址的封存類型開展碳封存選址,并整理相關成
果。
4.8碳封存選址應同步開展碳封存場址監測工作,包括擬選場址的二氧化碳運移監測、封存地質體變
形監測、環境監測等內容。
5碳封存地質體結構及表征
5.1一般規定
5.1.1應根據二氧化碳封存場址適宜性評價與選址不同階段的工作需求,開展地質體結構的表征,建
立相應尺度的三維地質模型。
5.1.2應對地質體的地層巖相、含/隔水層、斷層、孔隙裂隙等結構構造展布以及空隙度、滲透率、水
化學、地下水年齡等信息進行表征,建立對應的巖相模型、屬性模型、水文地質模型等。
5.1.3盆地級選址應建立盆地尺度的三維地質模型,包含地層格架、含/隔水層及斷層等信息;目標區
級/靶區級、場地級選址應建立場地尺度的三維地質模型;灌注級選址可進行巖心尺度的三維數字巖心
重構,建立三維模型。
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5.1.4應根據所收集的數據進行基于多源數據的綜合建模,數據使用優先級為鉆孔、地震勘探、地質
剖面圖、地質平面圖、報告;建模軟件應具備多源數據管理、多種空間插值算法、模型編輯與更新、三
維可視化等功能。
5.1.5應根據地質對象的特征,采用合適的點、線、面、體等基礎數據結構模型和空間插值算法構建
地質幾何模型,模型網格宜選用六面體網格;數據結構模型與空間插值算法可參照DB37/T4309-2021、
DB42/T1506-2019。
5.1.6應建立巖相模型,并以此為基礎進行相控屬性建模,當數據不足時可采用機器學習、神經網絡
等方法提高模型精度,并利用資料詳細的地區對所建立的地質模型進行校正,可利用網格粗化技術或分
形理論等,實現多尺度模型的嵌套融合;建模流程與方法可參照NB/T35099-2017、DB36/T1669-2022。
5.2數據獲取
5.2.1數據來源應包括但不限于已有的文獻、專著、各類地質調查、工程地質與水文地質勘查研究報
告等成果,具體要求可參照DZ/T0257-2014與DB37/T4514-2022。
5.2.2盆地尺度數據應收集盆地范圍內已有的研究數據與精度優于1:25萬的地質調查數據,具體包
括地質綜合研究數據、井數據、地震勘探數據、水文地質數據,四類數據的具體要求可參照中國二氧化
碳地質封存選址指南研究、SYT7378-2017、NBT11043-2022、DB37/T4336-2021。
5.2.3場地尺度數據應在盆地尺度數據的基礎上,收集精度優于1:5萬的地質調查數據;對于數據量
較少或數據缺失的區域,可參照DZ/T0257-2014、DB37/T4514-2022進行補充調查。
5.2.4巖心尺度數據應收集鉆孔巖心及野外地質調查樣品的測試數據,具體包括物質成分、巖石物理、
力學等信息。
5.3多尺度三維地質模型
5.3.1盆地尺度模型范圍應包含一、二級構造單元和完整的水文地質單元。應根據儲層以及斷層的分
布劃分封存單元,建立三維地層模型與構造模型;應分析盆地內部含水層分布及其補徑排條件,劃分水
文地質單元并建立三維水文地質結構模型與地下水流動模型;應根據地質、地震勘探和井數據,建立斷
層三維模型;相關要求與質量控制可參照SY/T7378-2017、NB/T35099-2017。
5.3.2場地尺度模型范圍應包含三級構造單元和完整的水文地質單元。應根據地質、地震勘探和井數
據,劃分封存單元,建立包含巖相、孔隙度、滲透率、飽和度、凈毛比等信息的三維地質屬性模型;應
通過定年手段確定地下水年齡,建立表征含水層間水力聯系的三維地下水流動模型;具體方法可參照
SY/T7378-2017、NB/T35099-2017。
5.3.3巖心尺度模型應通過數字巖心獲取儲蓋層的空隙結構與孔隙度等物性參數,建立三維孔隙網絡
模型;數字巖心相關測試重構技術與要求可參照DZ/T0441.1-2023。
5.4成果輸出與質量控制
5.4.1應編制三維地質建模成果說明,包括模型名稱與范圍、封存單元三維地質特征、建模軟件和方
法、模型成果、模型的質量控制及驗證結果、建模人及日期。
5.4.2應將不同尺度的三維地質模型成果融合并進行可視化展示,包括地層模型、構造模型、屬性模
型、水文地質結構模型、地下水流動模型、三維孔隙網絡模型、多角度剖面圖、屬性分布統計圖表等。
相關質量控制措施可參照SY/T7378-2017、NB/T11043-2022、DZ/T0441.1-2023,模型精度要求可參照
NB/T35099-2017。
6碳封存潛力評價
6.1應根據碳封存儲層類型,選取適合的方法進行碳封存潛力評價。
6.2咸水層碳封存潛力評價宜優先采用有效容積封存量計算方法;對于已掌握不同捕獲機理下二氧化
碳封存量詳細數據的情況,宜采用捕獲機理封存量計算方法。
—6—
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6.3油氣藏碳封存潛力評價可采用美國能源部評價方法(US-DOE)、碳封存領導人論壇評價方法
(CSLF)及美國地質調查局評價方法(USGS);對于已掌握溶解捕獲機理影響二氧化碳封存量的情況,
宜采用中國石油勘探開發研究院和中國石油大學(北京)評價方法(RIPED&CUP)。
6.4煤層碳封存潛力評價可采用美國能源部評價方法(US-DOE)、碳封存領導人論壇評價方法(CSLF)
(注:煤層封存CO2潛力的計算均指不開采煤層)。
6.5基性-超基性巖儲層碳封存潛力評價可初步采用基于自然類比的計算方法評估最大、最小封存潛力,
對于已掌握儲層巖體體積、物性及單位礦物固碳量等詳細數據的情況,宜采用基于儲層巖石物性的計算
方法和基于礦化實驗的計算方法。
7碳封存場址地質適宜性評價
7.1一般規定
7.1.1應在碳封存地質體結構及表征、碳封存潛力評價的基礎上開展。
7.1.2應根據不同場址的封存類型,開展盆地級、目標區級/靶區級、場地級各尺度或部分尺度下的地
質適宜性評價工作。
7.1.3應根據不同場址的封存類型和研究區的具體情況,通過專家經驗等方法遴選地質適宜性評價指
標,包括工程地質條件指標、封存潛力條件指標。
7.1.4地質適宜性評價指標數據精度宜參照本文件5.2規定的要求。
7.2咸水層地質適宜性評價指標
7.2.1盆地級工程地質條件指標,宜包括地熱流值、地溫梯度、地表溫度、活動斷裂的發育情況、火
山發育區、距火山區距離、地震動峰值加速度、歷史地震、距地震區距離、蓋層巖性、儲層巖性、水動
力作用等指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
7.2.2盆地級封存潛力條件指標,宜包括構造單元面積、沉積地層厚度、蓋層、儲層、勘探程度、數
據支持情況、資源潛力、封存潛力、單位面積封存潛力等指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
7.2.3目標區級/靶區級工程地質條件指標,宜包括地熱流值、地溫梯度、地表溫度、活動斷裂的發育
情況、地震動峰值加速度、歷史地震、蓋層巖性、沉積環境、蓋層斷裂發育、儲層巖性、儲層沉積相、
水動力作用、地質災害易發性、不良地質作用等指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
7.2.4目標區級/靶區級封存潛力條件指標,宜包括蓋層、儲層、儲蓋組合數量、封存潛力、單位面積
封存潛力等指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
7.2.5場地級工程地質條件指標,宜包括地熱流值、地溫梯度、地表溫度、活動斷裂的發育情況、斷
裂和裂縫的發育情況、地震動峰值加速度、歷史地震、地貌類型、地勢、地形坡度、蓋層巖性、蓋層斷
裂發育、儲層巖性、儲層沉積相、儲層壓力系數、水動力作用、與采煤塌陷區距離、主導風向、地質災
害易發性、不良地質作用等指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
7.2.6場地級封存潛力條件指標,宜包括蓋層、儲層、儲蓋組合數量、地層水礦化度、封存潛力、單
位面積封存潛力、使用年限等指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
7.2.7在不滿足上述指標或分級標準的情況下,應根據研究區具體情況采用專家經驗等方法確定指標
及分級等級。
7.3油氣藏地質適宜性評價指標
7.3.1盆地級工程地質條件指標,宜在本文件7.2.1規定的指標基礎上,納入構造背景、斷裂和裂縫的
發育、斷裂封閉性、是否地震帶、水文地質條件等指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
7.3.2盆地級封存潛力條件指標,宜在本文件7.2.2規定的指標基礎上,納入盆地面積、盆地深度、油
氣開采潛力、油氣提高采收率、二氧化碳封存能力等指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
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7.3.3目標區級/靶區級工程地質條件指標,宜在本文件7.2.3規定的指標基礎上,納入儲層沉積環境、
地層壓力系數等指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
7.3.4目標區級/靶區級封存潛力條件指標,宜參照本文件7.2.4規定的指標,具體指標分級條件可參
照附錄A。
7.3.5場地級工程地質條件指標,宜在本文件7.2.5規定的指標基礎上,納入儲層沉積環境等指標;具
體指標分級條件可參照附錄A。
7.3.6場地級封存潛力條件指標,宜在本文件7.2.6規定的指標基礎上,納入原油密度、原油粘度、原
油飽和度、油氣藏深度、油氣藏溫度、油氣藏壓力、油氣藏傾度、油濕指數等指標;具體指標分級條件
可參照附錄A。
7.4煤層地質適宜性評價指標
7.4.1盆地級工程地質條件指標,宜在本文件7.2.1規定的指標基礎上,納入活斷層間距、地震發生概
率等指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
7.4.2盆地級封存潛力條件指標,宜在本文件7.2.2規定的指標基礎上,納入煤層氣潛力、二氧化碳封
存潛力等指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
7.4.3目標區級/靶區級工程地質條件指標,宜在本文件7.2.3規定的指標基礎上,納入活斷層間距等
指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
7.4.4目標區級/靶區級封存潛力條件指標,宜在本文件7.2.4規定的指標基礎上,納入煤層深度、煤
層氣潛力、二氧化碳封存潛力等指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
7.4.5場地級工程地質條件指標,宜在本文件7.2.5規定的指標基礎上,納入活斷層間距等指標;具體
指標分級條件可參照附錄A。
7.4.6場地級封存潛力條件指標,宜在本文件7.2.6規定的指標基礎上,納入物探工作程度、煤層深
度、煤層氣潛力、二氧化碳封存潛力、煤層滲透率等指標;具體指標分級條件可參照附錄A。
7.5基性-超基性巖地質適宜性評價指標
7.5.1目標區級/靶區級、場地級尺度的工程地質條件指標,宜參照本文件7.2.3和7.2.5規定的指標;
具體指標分級條件可參照附錄A。
7.5.2目標區級/靶區級、場地級尺度的封存潛力條件指標,宜參照本文件7.2.4和7.2.6規定的指標;
具體指標分級條件可參照附錄A。
7.6地質適宜性評價方法
7.6.1應遵循尺度從大到小開展地質適宜性評價。
7.6.2對于盆地級評價,應對盆地的一級或二級構造單元開展地質適宜性評價,獲得比選目標區/靶區,
見圖7.1。
7.6.3對于目標區級/靶區級評價,應對比選目標區/靶區開展地質適宜性評價,獲得比選場地,見圖
7.1。
7.6.4對于場地級評價,應對比選場地開展地質適宜性評價,獲得比選灌注區,見圖7.1。
7.6.5如果目標區級/靶區級評價無法得到比選場地,應返回盆地級重新選定比選目標區/靶區;如果場
地級評價無法得到比選灌注區,應返回目標區級/靶區級重新選定比選場地,見圖7.1。
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圖7.1碳封存場址地質適宜性評價流程圖
7.6.6地質適宜性綜合評價,可利用地理信息系統(GIS)手段開展,應首先確定地質適宜性評價各指
標分值和各指標權重。
7.6.7地質適宜性評價各指標宜按“適宜”、“一般”、“不適宜”分為3級,并分別進行賦值,獲
得指標分值V,具體指標賦值方法可參照附錄A注釋;地質適宜性評價中的活動斷裂指標或封存量指
標若判定為“不適宜”,則該級尺度地質適宜性評價結果應判定為“不適宜”。
7.6.8地質適宜性評價各指標權重P可采用專家打分法、層次分析法、綜合模糊評價法等確定。
7.6.9應根據指標權重P及指標分值V,進行多因子空間疊加,得到綜合分值Q;根據綜合分值Q,
利用專家經驗或自然間斷點分級方法,將評價結果劃分為“適宜”、“一般”和“不適宜”3個等級,
見圖7.2和7.3。
7.6.10各級尺度地質適宜性評價結果為“適宜”、“一般”的分區可作為次一級尺度的比選區域。
7.6.11評價單元可采用柵格單元,盆地級評價精度(柵格分辨率)應優于250m×250m,目標區級/
靶區級精度應優于50m×50m,場地級精度應優于12.5m×12.5m。
圖7.2不同尺度碳封存場址地質適宜性評價流程和評價方法圖
—9—
T/GSCXXX-XXXX
圖7.3基于GIS手段的地質適宜性評價技術流程圖
7.7地質適宜性評價成果
7.7.1應充分利用調查數據資料和研究分析成果,按照地質適宜性評價的需求進行,對不同尺度下相
應精度的數據、圖件、報告等成果進行整理。
7.7.2成果數據應要素齊全,包含指標類型、參數、適宜性、數據來源等基本要素;數據資料應符合
國家基本比例尺、國家坐標系統等基本要求,符合地理、地質、物探、化探、遙感、測試等專業數據要
求。
7.7.3成果圖件應在深入分析和綜合研究的基礎上進行編制,包括工程地質條件指標圖件、封存潛力
條件指標圖件和地質適宜性評價結果圖件,以及相應的圖件說明書。
7.7.4成果圖件編制可按照GB958-2015和DZ/T0179-1997中規定的圖式、圖例、符號、用色原則等
進行表示;成果圖件應圖面簡潔易懂、要素齊全,體現真實性、科學性、針對性和實用性。
7.7.5成果報告應在綜合分析碳封存場址地質背景的基礎上,按照地質適宜性評價結果進行編制;成
果報告應包括收集的資料和調查、勘查資料,不同尺度的地質適宜性評價指標和評價結果的分析及說明。
7.7.6成果報告應資料完整、真實準確、數據無誤、圖表清晰、結論有據、建議合理,便于使用和長
期保存,并應因地制宜,突出重點。
8碳封存場址風險評價
8.1一般規定
8.1.1應在碳封存場址地質適宜性評價的基礎上開展。
8.1.2應在地質適宜性評價結果等級為“一般”和“適宜”的場址進行。
8.1.3應包括二氧化碳泄漏風險評價、二氧化碳注入誘發地震風險評價以及二氧化碳注入誘發地面變
形風險評價。
8.2碳封存場址風險評價流程
8.2.1應分別對二氧化碳泄露風險、二氧化碳注入誘發地震風險以及二氧化碳注入誘發地面變形風險
開展危險性評價與易損性評價。
8.2.2應分別確定二氧化碳泄露風險、二氧化碳注入誘發地震風險以及二氧化碳注入誘發地面變形風
險的等級,綜合分析評價得到碳封存場址風險,見圖8.1。
8.2.3可利用GIS手段開展,評價單元可采用柵格單元,評價精度(柵格分辨率)應優于12.5m×12.5m。
—10—
T/GSCXXX—XXXX
圖8.1碳封存場址風險評價流程
8.3二氧化碳泄漏風險評價
8.3.1二氧化碳泄漏風險評價應包括二氧化碳泄漏危險性評價和環境易損性評價。
8.3.2風險評價的空間范圍應考慮可能受到注入活動影響的地上和地下空間,地下空間橫向范圍宜為
二氧化碳注入后可能導致儲層壓力增高的區域邊界,縱向范圍宜為蓋層上部地層。
8.3.3風險評價的時間范圍應考慮注入前、注入中、場地關閉及關閉后100年。
8.3.4危險性評價可用危險性指數Hl來表達,應考慮二氧化碳封存場址的工程地質條件,具體指標可
參照本文件7.2及附錄A規定的場地級工程地質條件指標。
8.3.5環境易損性評價可用環境易損值Vl來表達,應考慮二氧化碳泄漏的環境影響,具體指標可參照
《二氧化碳地質利用與封存項目泄漏風險評價標準》5.2.6規定的指標要求。
8.3.6二氧化碳泄漏風險值Rl應由危險性指數Hl和環境易損值Vl乘積得到,風險值Rl應進行歸一
化處理,取值范圍為[0,1.0]。可按等間距分類方法進行風險評價,以[0.75,1.0],[0.50,0.75),[0.25,
0.50),[0,0.25)為閾值區間將評價結果劃分為風險大、風險中等、風險小、風險極小4個等級。
8.4二氧化碳注入誘發地震風險評價
8.4.1二氧化碳注入誘發地震風險評價應包括二氧化碳注入誘發地震危險性評價和環境易損性評價。
8.4.2風險評價的空間范圍應考慮可能受到注入活動影響的地上和地下空間,地下空間橫向范圍宜為
二氧化碳注入后可能導致儲層壓力增高的區域邊界,縱向范圍宜為含有斷層的蓋層、儲層以及儲層下方
巖層。
8.4.3危險性評價可用危險性指數He來表達,應考慮二氧化碳封存場址的工程地質條件和二氧化碳
注入相關指標,具體指標可參照本文件7.2及附錄A規定的場地級工程地質條件指標和《二氧化碳地質
利用與封存項目泄露風險評價標準》5.2.4規定的二氧化碳注入相關指標。
8.4.4環境易損性評價可用環境易損值Ve來表達,應考慮人口密度、建筑物類型、建筑物數量、建筑
物價值和設備價值等。
8.4.5二氧化碳注入誘發地震風險值Re應由危險性指數He和易損值Ve乘積得到]]];風險評價結果
等級劃分可參照本文件8.3.6規定的要求。
8.5二氧化碳注入誘發地面變形風險評價
—11—
T/GSCXXX-XXXX
8.5.1二氧化碳注入誘發地面變形風險評價應包括二氧化碳注入誘發地面變形危險性評價和環境易損
性評價。
8.5.2風險評價的空間范圍應考慮可能受到注入活動影響的地表,地下空間橫向范圍宜為二氧化碳注
入后可能導致儲層壓力變化的區域邊界,縱向范圍宜為蓋層上部地層。
8.5.3危險性評價可用危險性指數Hd來表達,應考慮二氧化碳封存場址工程地質條件、距井筒距離
和二氧化碳注入相關指標,具體指標可參照本文件7.2及附錄A規定的場地級工程地質條件指標和《二
氧化碳地質利用與封存項目泄露風險評價標準》5.2.4規定的二氧化碳注入相關指標。
8.5.4環境易損性評價可用環境易損值Vd來表達,應考慮人口數量、交通設施、其他生活設施等。
8.5.5二氧化碳注入誘發地面變形風險值Rd應由危險性指數Hd和易損值Vd乘積得到;風險評價結
果等級劃分可參照本文件8.3.6規定的要求。
8.6碳封存場址風險評價
8.6.1碳封存場址風險評價應在二氧化碳泄露風險、二氧化碳注入誘發地震風險和二氧化碳注入誘發
地面變形風險評價結果基礎上開展,將二氧化碳泄露風險評價結果、二氧化碳注入誘發地震風險評價結
果、二氧化碳注入誘發地面變形風險評價結果歸一化。
8.6.2可采用專家打分法、層次分析法等方法確定二氧化碳泄露風險權重Wl、二氧化碳注入誘發地震
風險權重We、二氧化碳注入誘發地面變形風險權重Wd。
8.6.3可利用GIS手段對賦權重后的各類風險評價結果進行疊加分析,得到綜合風險評價結果Ra。
Ra=Rl*Wl+Re*We+Rd*Wd(8.1)
8.6.4可按等間距分類的方法進行綜合風險評價,以[0.75,1.0],[0.50,0.75),[0.25,0.50),[0,
0.25)為閾值區間將評價結果劃分為風險大、風險中等、風險小、風險極小4個等級。
9碳封存選址方法及成果
9.1一般規定
9.1.1碳封存選址應在碳封存場址地質適宜性評價結果、碳封存場址社會經濟性評價結果、碳封存場
址風險評價結果的基礎上開展。
9.1.2宜考慮場址對應的封存類型,開展盆地級、目標區級/靶區級、場地級各尺度或部分尺度下的碳
封存選址,并整理選址成果。
9.2盆地級選址指標
9.2.1應包括地質適宜性綜合評價指標、社會經濟性綜合評價指標。
9.2.2地質適宜性綜合評價指標為盆地級地質適宜性評價結果。
9.2.3社會經濟性綜合評價指標為盆地級社會經濟性評價結果,社會經濟性指標綜合評價可參照本文
件7.6規定的技術流程進行;社會經濟性指標可包括人口密度、土地利用現狀、碳源密度、碳源規模等
指標;具體指標分級條件可參照附錄B。
9.3目標區級/靶區級選址指標
9.3.1應包括地質適宜性綜合評價指標、社會經濟性綜合評價指標。
9.3.2地質適宜性綜合評價指標為目標區級/靶區級地質適宜性評價結果。
9.3.3社會經濟性綜合評價指標為目標區級/靶區級社會經濟性評價結果,社會經濟性指標綜合評價可
參照本文件7.6規定的技術流程進行;社會經濟性指標可參照本文件9.2.3規定的指標;具體指標分級
條件可參照附錄B。
9.4場地級選址指標
—12—
T/GSCXXX—XXXX
9.4.1應包括地質適宜性綜合評價指標、社會經濟性綜合評價指標和場址綜合風險評價指標。
9.4.2地質適宜性綜合評價指標為場地級地質適宜性評價結果。
9.4.3社會經濟性綜合評價指標為場地級社會經濟性評價結果,社會經濟性指標綜合評價可參照本文
件7.6規定的技術流程進行;社會經濟性指標可參照本文件9.2.3規定的指標;具體指標分級條件可參
照附錄B。
9.4.4場址風險性綜合評價指標為場址風險評價結果。
9.5選址方法
9.5.1應遵循尺度從大到小開展選址評價。
9.5.2盆地級選址應考慮地質適宜性綜合評價指標和社會經濟性綜合評價指標,對比選目標區/靶區所
在的一級或二級構造單元開展選址評價,獲得優選目標區/靶區。
9.5.3目標區級/靶區級選址應考慮地質適宜性綜合評價指標和社會經濟性綜合評價指標,對優選目標
區/靶區開展選址評價,獲得優選場地。
9.5.4場地級選址應考慮地質適宜性綜合評價指標、社會經濟性綜合評價指標和場址風險指標,對優
選場地開展選址評價,獲得優選灌注區。
9.5.5如果目標區級/靶區級評價無法得到優選場地,應返回盆地級重新選定優選目標區/靶區;如果場
地級評價無法得到優選灌注區,應返回目標區級/靶區級重新選定優選場地,見圖9.1。
圖9.1碳封存選址流程圖
9.5.6盆地級、目標區/靶區級與場地級選址,可參照本文件7.6規定的技術流程將選址結果劃分為“適
宜”、“一般”和“不適宜”3個等級;根據盆地級選址結果為適宜的區域確定優選目標區/靶區,根據目
標區級/靶區級選址結果為適宜的區域確定優選場地;根據場地級選址結果為適宜的區域確定優選灌注
區。
9.6碳封存選址成果
9.6.1社會經濟性指標與評價成果宜參照本文件9.2.3、9.3.3、9.4.3規定的技術要求獲取。
9.6.2碳封存場址風險指標與評價成果宜參照本文件第8章規定的技術要求獲取、完善。
9.6.3碳封存選址數據、圖件、報告成果要求宜參照本文件7.7.2至7.7.7規定的內容。
9.6.4碳封存選址報告成果編制宜按照附錄C提供的提綱,編寫碳封存工程選址成果報告。
—13—
T/GSCXXX-XXXX
10碳封存場址監測
10.1一般規定
10.1.1在注入二氧化碳之前應對碳封存場址內所有井(包括廢棄的井)的完整性進行測試。
10.1.2在注入二氧化碳過程中應在井孔連續監測注入壓力、注入速率和注入量,并結合足夠頻率的地
球化學監測技術對二氧化碳羽流,儲層壓力、溫度,孔隙中流體組成成分等進行持續監測。
10.1.3在注入完成后應綜合運用多種監測技術,包括地球物理、地球化學、井孔監測技術、土壤碳通
量、地表大氣監測技術等對二氧化碳羽流、壓力前緣、溫度、地下水質量、土壤氣體、地表空氣、誘發
地震、誘發地面變形等進行長期監測,見表10.1。
10.1.4監測點的布設位置應在地表或者井下。
10.1.5應利用監測井數據約束地球物理監測數據的處理,降低反演結果的不確定性。
10.1.6碳封存場址的監測報告宜包括,監測設備布置圖,監測的原始數據及采集時間,土壤水飽和狀
況等近地表條件的描述,注入速率和注入壓力等信息,監測方法敏感性及監測異常信息,監測數據處理
步驟及使用的主要假設,二氧化碳羽流位置、壓力前緣位置、誘發地震和誘發地面變形等的地球物理解
譯結果,地球物理解譯結果與相應數值模擬結果的對比。
表10.1碳封存場址監測內容和監測技術表
監測內容監測技術
直接CO2飽和度監測(點)地球化學監測
間接CO2羽流監測(面、體)地震監測、重力監測、電法監測、微動監測
直接壓強監測(點)井下壓強監測
間接壓強監測(面、體)地震監測
地層溫度監測井下溫度監測
地下水質量監測地球化學監測
土壤氣體監測土壤碳通量監測
地表空氣監測大氣監測
誘發地震監測微震監測
誘發地面變形監測InSAR監測、重力監測
10.2地球物理監測技術
10.2.1宜包括但不限于地震監測技術、微震監測技術、重力監測技術、電法/電磁法監測技術、InSAR
監測技術。
10.2.2地震監測技術,宜包括但不限于時移地震勘探(也稱為四維勘探)、垂直地震剖面(簡稱VSP)
和井間地震監測,井間地震監測分辨率最佳,其次VSP,再次時移地震勘探方法;地震波源和接收器可
以布設在地表或地下鉆孔,具體布設方法可參照DZ47-1987;時移地震勘探應在相同位置使用完全相
同的方法收集和處理數據,具體數據處理方法可參照GB/T33685-2017。
10.2.3微震監測技術,宜包括但不限于地面監測和井中監測,地面監測設備應廣泛分布于封存場地,
井中監測設備應選取核心井位進行監測;微震監測應實時對數據進行接收、匯集、存儲并自動處理,獲
取地震定位、震級及震源機制,建立地震動衰減關系,完成震級ML≥1.0的地震烈度分布圖、場地峰值
加速度(PGA)或場地峰值速度(PGV)等值線圖的繪制;基于微震監測結果,應開展場地周邊斷層活
化調查與發震能力評價,建立“紅綠燈”監測預警和管理模式。
10.2.4重力監測技術,重力儀可布設在地表或者鉆孔中,具體布設方法可參照SY/T5819-2010;在采
集重力數據后應進行儀器漂移、海拔差異和其他布設特定條件的校正;重力數據應與剖面圖、地層和區
域地質信息進行聯合解譯以獲取合理解譯結果。
10.2.5電法/電磁法監測技術,電法監測技術可參照DZ/T0072-93、DZ/T0073-1993和DZ/T0069,電
磁法監測技術可參照GB/T14499-1993、DZ/T0069-1993、DZ/T0153-2014、DZ/T0187-2016、DZ/T0280-
2015、SY/T6688-2013、SY/T7072-2016。
—14—
T/GSCXXX—XXXX
10.2.6微動監測技術,應根據封存場地信號源特征以及探測目標參數設定觀測陣列的臺間距、布臺方
式、最短采集時長等,在首次布設儀器之前,應進行儀器一致性測試;在二氧化碳注入之前,應進行背
景地質結構的首次探測,以此作為二氧化碳注入后引起的地層巖性波速變化監測的背景板;自二氧化碳
注入開始,如有條件可進行常時觀測,分不同的時間段進行地質結構成像。
10.2.7InSAR監測技術,地面變形監測空間范圍宜為二氧化碳注入后產生儲層壓力變化的區域邊界;
當二氧化碳注入誘發地面變形的速率為1m/a及以上,可采用Offset-SAR方法監測;當地面變形的速率
為1cm/a-1m/a,可采用Stacking-InSAR或SBAS-InSAR方法監測;當地面變形的速率為1mm/a-1dm/a,
可采用PS-InSAR方法監測;InSAR監測質量控制流程可參照T/CAGHP013-2018;InSAR地面變形監
測前期數據準備應包括SAR數據和輔助數據兩部分,數據選擇可參照T/CAGHP013-2018和DD2014-
11。
10.3地球化學監測技術
10.3.1宜包括但不限于原位監測技術和取樣測試監測技術。
10.3.2原位監測對象應為地層水的pH值和電導率;取樣測試對象應為地層水和氣體樣品的化學組分
和同位素,監測二氧化碳是否發生蓋層突破或者泄漏。
10.3.3監測層位宜包括但不限于二氧化碳注入層、上覆淺部含水層及表層土壤。
10.3.4監測指標宜包括但不限于地層水pH值、電導率、溶解性總固體含量、堿度、水化學簡分析
2+2+++--2-
(Ca、Mg、Na、K、F、Cl、SO4)、微量元素、碳同位素、鍶同位素、硫同位素、氣體組成及
二氧化碳的碳氧同位素、地層水和表層土壤的微生物群落的豐度及多樣性、人工示蹤劑;注入二氧化碳
前應開展監測指標的環境本底值監測;監測方案應根據注入量、監測指標敏感性以及經費情況等因素制
定,見表10.2。
表10.2二氧化碳地質封存地球化學監測方案表
監測內容監測指標監測頻次備注
見本文件10.3.4中描述的各類
環境本底值至少每周1次提前一個月
指標
第一個月至少每天2次;
地層水pH值、堿度、電導
第二個月至第六個月至少
率、總溶解性固體含量和氣體/
每2天1次;第七個月以
含量
后至少每3天1次。
第一個月至少每2天1
次;第二個月至第六個月
水化學簡分析、微量元素/
至少每5天1次;第七個
月以后至少每周1次。
第一個月至少每3天1
注入后監測
地層水碳、鍶、硫同位素和二次;第二個月至第六個月
/
氧化碳碳氧同位素至少每周1次;第七個月
以后至少每月3次。
每次水樣不
至少注入前1周開始采
少于2瓶,
人工示蹤劑樣,每天1次;注入后每
1瓶作為復
天監測2-3次
檢留存
地層水至少每周1次;表
微生物豐度和多樣性/
層土壤至少每月1次
注:①監測頻次需根據實際監測指標的變化情況進行調整。
②首次檢出示蹤劑異常后應調整頻率加密取樣,示蹤劑成份連續增加濃度曲線出現持續上升時
還應增加取樣頻率,待示蹤劑濃度曲線出現峰值拐點之后可適當降低取樣頻率。
10.4井孔監測技術
—15—
T/GSCXXX-XXXX
10.4.1井孔監測應包括注入井監測和觀測井監測兩部分,宜通過注入井監測獲得灌注量、灌注壓力、
灌注速率、儲蓋層壓力與溫度、儲層內二氧化碳擴散運移與地下水水質變化等參數;宜通過觀測井監測
獲得儲層溫度、壓力、應變等參數;井孔監測技術設計可參照T/CSES71-2022。
10.4.2監測點布置應包括但不限于井下構成二氧化碳封存箱的儲層和蓋層,監測范圍宜包括但不限
于溫度、壓力、應變等,溫度測量監測精度宜為±0.2℃,壓力測量監測精度宜為0.02%。
10.4.3宜采用分布式光纖溫度感應技術(DistributedTemperatureSensing,DTS)和分布式光纖聲波感
應技術(DistributedAcousticSensing,DAS)進行聯合監測,實現全井段的溫度和聲波等參數實時測量。
10.4.4井孔實時監測可將注入前監測基線(如井溫)作為參考,在注入中和注入后實時測量曲線是否
偏離基線,并結合多種監測指標評價泄露風險。
10.5土壤碳通量監測技術
10.5.1應比較二氧化碳注入前后地表土壤碳通量的差異。
10.5.2監測方案宜依據封存場地的特征來制定,應采取多點位多次監測的方式,宜在可能發生泄漏的
點位和潛在逃逸路線周圍密集布點。
10.5.3監測方法宜采用密閉箱監測法,將土壤呼吸室置于土壤表面,連接至氣體分析儀上。
10.5.4可從統計學的角度制定適用于特定場地的土壤碳通量結果分級標準,見表10.3,并結合其他監
測指標綜合評估,可參照T/CSES71-2022。
表10.3土壤碳通量監測結果分級
分級描述建議措施
注入CO2后的土壤碳通量未達
A正常無需采取響應措施
到以下B和C的水平
注入CO2后的土壤碳通量高于進行重復監測,依據結果進行下一步
B預警
M+2σ判斷
注入CO2后的土壤碳通量高于采集氣體進行實驗室分析幫助溯源,
C異常
M+3σ判斷是否發生CO2泄露
注:M和σ分別為CO2注入前特定場址的碳通量本底均值和標準差
10.6地表大氣監測技術
10.6.1可監測地表大氣中二氧化碳濃度變化,監測方案可參照T/CSES71-2022。
10.6.2大氣樣品的采集可采用直接采樣法,包括玻璃注射器采樣法、塑料袋采樣法、球膽采樣法、采
氣管采樣法和采樣瓶采樣法等。
10.6.3地表大氣監測技術自動監測頻次要求可參照HJ75-2017,手工監測頻次應不低于1次/月。
10.6.4大氣樣品的分析宜首先選擇國家頒布的標準分析方法,其次選擇國家環保總局等頒布的標準
分析方法,對沒有標準分析方法的監
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