TCSES 71-2022 二氧化碳地質(zhì)利用與封存項目泄漏風(fēng)險評價規(guī)范

ICS13.020.40CCSZ05團 體 標 準T/CSES71—2022二氧化碳地質(zhì)利用與封存項目泄漏風(fēng)險評價規(guī)范ThespecificationonriskassessmentoftheleakagefortheprojectsofCO2geologicalutilizationandstorage2022-11-8發(fā)布 2022-11-8實施中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會??發(fā)布T/CSES71—2022目 次前言 II引言 III范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1總則 3二氧化碳泄漏風(fēng)險識別與環(huán)境本底值調(diào)查 4二氧化碳泄漏風(fēng)險分析 7二氧化碳泄漏風(fēng)險等級劃分及監(jiān)測要求 17參考文獻 21IT/CSES71—2022前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則 第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所提出。本文件由中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會歸口。（集團（華東、聊城大學(xué)。II鏈 鏈T/CSES71—2022引 言二氧化碳捕集、利用與地質(zhì)封存（CO2catur,utliztionandgeoogialstoage,CCUS）CCUSCCUSCCUSCCUS（CCUSCCUSIII鏈 鏈T/CSES71—2022二氧化碳地質(zhì)利用與封存項目泄漏風(fēng)險評價規(guī)范范圍規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB17741 工程場地地震安全性評價HJ2.2 環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)HJ/T166 土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范HJ610 環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境T/CSES41—2021 二氧化碳捕集利用與封存術(shù)術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。氧碳質(zhì)用 CO2geolgiclutiizaion[來源：T/CSES41—2021，6.1]氧碳質(zhì)存 CO2geolgiclstoage氧碳提石采率 CO-enhncedoilrecverCO-EOR[來源：T/CSES41—2021，6.4]氧碳替層氣 C-enancdcoabedmetanerecver；C2ECBM[來源：T/CSES41—2021，6.3]儲層 reservoir能夠儲集和滲濾流體的巖層。注：本文件特指能夠注入、儲存和滲透二氧化碳的巖層。1鏈 鏈T/CSES71—2022儲層壓力系數(shù) reservoirpressurecoefficient實測儲層垂直深度的地層壓力與該深度靜水柱壓力的比值。蓋層 caprock位于儲層之上，能夠封隔儲層，使其中流體免于向上散逸的巖層。井筒 wellbore斷層 fault巖體受力作用斷裂后，兩側(cè)巖塊沿斷裂面發(fā)生顯著位移的斷裂構(gòu)造。泄漏 leakage超臨界狀態(tài) supercriticalstate（31.1℃）（7.38面突然消失，形成的一種兼具氣態(tài)和液態(tài)部分性質(zhì)的狀態(tài)。環(huán)空 annulus（水泥環(huán)第一界面 cementsheathfirstinterface井筒內(nèi)套管和水泥環(huán)之間的膠結(jié)面。水泥環(huán)第二界面 cementsheathsecondinterface水泥環(huán)與地層（或外層套管）之間的膠結(jié)面。突破壓力 breakthroughpressure二氧化碳排開其他流體進入巖石內(nèi)部的臨界壓力。泄漏監(jiān)測 leakagemonitoring環(huán)境本底 environmentalbaseline自然環(huán)境在未受污染的情況下，各種環(huán)境要素中化學(xué)元素或化學(xué)物質(zhì)的基線含量。環(huán)境風(fēng)險受體 environmentalsensitivereceiver在突發(fā)環(huán)境事件中可能受到危害的、具有一定社會價值或生態(tài)環(huán)境功能的單位或區(qū)域。2鏈 鏈T/CSES71—2022特別保護區(qū) specialprotectedarea氧碳羽 C2plme注入儲層中的二氧化碳形成的羽狀流體團。斷層活動速率 sliprateoffault某一地層單元在一定時期內(nèi)，因斷裂活動形成的位移與相應(yīng)活動時間的比值。斷層泥比率 shalegougeratio通過各種機理擠入斷層的泥頁巖的比例。封存場地 storagesite封存地質(zhì)體或地下空間以及用于開發(fā)二氧化碳注入設(shè)施并進行封存活動（包括監(jiān)測）的地面區(qū)域。[來源：T/CSES41—2021，6.19]總則概述本章闡述了本文件所指的泄漏風(fēng)險涵蓋的范圍、泄漏風(fēng)險評價目標、泄漏風(fēng)險評價總體流程。泄漏風(fēng)險涵蓋的范圍本文件所討論的泄漏風(fēng)險，主要指將二氧化碳注入到目標儲層導(dǎo)致的二氧化碳、咸水、有機污在項目選址設(shè)計階段，宜盡可能搜集有助于泄漏風(fēng)險判定的資料與數(shù)據(jù)。泄漏風(fēng)險評價范圍界定如下：水平維度：本文件建議以二氧化碳注入后產(chǎn)生儲層壓力增高的區(qū)域邊界為依據(jù)界定泄漏風(fēng)險25km（二氧化碳注入井為圓心）；豎直維度：本文件以與蓋層相鄰的蓋層上部第一個地層直到地表作為泄漏風(fēng)險評價范圍；時間維度：宜根據(jù)項目規(guī)模、所在區(qū)域地質(zhì)條件和人口等因素，確定合適的泄漏風(fēng)險評價周期。泄漏風(fēng)險評價目標目標是給出項目泄漏風(fēng)險等級，基于等級劃分結(jié)果給出相應(yīng)監(jiān)測方案。泄漏風(fēng)險評價總體流程泄漏風(fēng)險評價總體流程如下：風(fēng)險識別。針對二氧化碳地質(zhì)利用與封存項目前期選址與設(shè)計特點，提出了若干二氧化碳泄漏風(fēng)險判定指標，根據(jù)項目的各項設(shè)計參數(shù)和風(fēng)險判定指標對項目的二氧化碳泄漏風(fēng)險進行識別；風(fēng)險分析。對于項目涉及的二氧化碳泄漏風(fēng)險判定指標，采用打分法，給出每個指標的對應(yīng)分值，該分值即反映項目存在該項風(fēng)險的可能性和嚴重程度；風(fēng)險等級劃分?；陲L(fēng)險分析給出的各二氧化碳泄漏風(fēng)險判定指標的打分結(jié)果，對該項目的二氧化碳泄漏風(fēng)險等級進行劃分，分為可接受、可容忍和不可接受三級。若項目的泄漏風(fēng)險屬于不可接受一級，則需調(diào)整項目設(shè)計，直至項目達到可接受或可容忍的分級標準；3鏈 鏈T/CSES71—2022風(fēng)險監(jiān)測方案。根據(jù)項目二氧化碳泄漏風(fēng)險等級劃分的結(jié)果，給出相對應(yīng)的風(fēng)險監(jiān)測方案。二氧化碳泄漏風(fēng)險識別與環(huán)境本底值調(diào)查二氧化碳泄漏風(fēng)險源、泄漏途徑、泄漏影響范圍和環(huán)境危害泄漏風(fēng)險源在長期二氧化碳注入和封存過程中，主要的泄漏風(fēng)險源包括但不限于以下內(nèi)容：封存場地自身存在的泄漏驅(qū)動力，包括二氧化碳自身的浮力、二氧化碳注入形成超壓、濃度梯度驅(qū)動（分子擴散）；地震等自然因素對封存場地造成的擾動；鉆井、開挖等人為工程因素對封存場地造成的擾動。泄漏途徑在長期二氧化碳注入和封存過程中，可能存在的泄漏途徑包括但不限于以下內(nèi)容：井筒：井筒（含注入井、監(jiān)測井、廢棄井等）直接連通二氧化碳儲層和淺層地下水及大氣，是二氧化碳地質(zhì)利用與封存主要的泄漏途徑之一；斷層：斷層是二氧化碳可能發(fā)生泄漏的地質(zhì)構(gòu)造，二氧化碳的注入會引起地層壓力改變，造成有效應(yīng)力降低，斷層破裂帶裂縫張開，滲透率增大。一旦張性斷層與蓋儲層貫通，將形成CO2蓋層：二氧化碳長期注入會引起底層壓力的增大，而地層壓力的增大可能誘發(fā)蓋層產(chǎn)生微裂隙，引起泄漏。泄漏影響范圍環(huán)境危害在長期二氧化碳注入和封存過程中，發(fā)生泄漏后可能導(dǎo)致的環(huán)境危害包括但不限于以下內(nèi)容：a）土壤酸化；d）e）海洋酸化，威脅海洋生態(tài)系統(tǒng)。二氧化碳泄漏風(fēng)險判定指標概述基于5.1歸納的泄漏風(fēng)險源、泄漏途徑、泄漏影響范圍和環(huán)境危害，提出了二氧化碳泄漏風(fēng)險判定指標（按風(fēng)險貢獻度由高到低排列）：井筒基本信息指標；斷層條件指標；二氧化碳注入相關(guān)信息指標；封存場地基本信息指標；二氧化碳泄漏環(huán)境影響指標。井筒基本信息指標包括以下指標：4鏈 鏈T/CSES71—2022井筒數(shù)量：若項目選址時，注入井附近已存在其他井筒，則二氧化碳通過已有井筒泄漏的可能性將增大。在選擇注入井位置時，應(yīng)避開存在泄漏風(fēng)險的井筒密集區(qū)域，優(yōu)先推薦鉆井密度低的區(qū)域開展二氧化碳封存；井斜：井斜對固井質(zhì)量存在一定影響，進而影響泄漏風(fēng)險；鉆井類型：按井型信息分類，可分為水平井、直井、定向井等；按井別分類，可分為生產(chǎn)井、注氣井、注水井、監(jiān)測井、報廢井等。一般正在使用的油氣生產(chǎn)井、注氣井、注水井、監(jiān)測井等對泄漏發(fā)生的影響是較小的，但若井筒已廢棄，則因缺乏維護，泄漏風(fēng)險上升；成井時間：井筒成井時間是影響泄漏風(fēng)險的重要因素；固井參數(shù)：固井質(zhì)量、封固長度、水泥塞長度等固井參數(shù)對泄漏風(fēng)險有顯著影響；工程事件：若某一井筒曾經(jīng)發(fā)生過溢流、井涌等工程事件，則該井將具有發(fā)生泄漏的高風(fēng)險。斷層條件指標包括以下指標：斷層的性質(zhì)、規(guī)模：斷層的性質(zhì)、規(guī)模會影響斷層的封閉性，進而影響泄漏風(fēng)險；斷層活動速率：斷層活動速率用于衡量斷層的活動性。取值越高，說明斷層活動性越強，泄漏風(fēng)險也越高；c）斷層泥比率：斷層泥比率用于衡量斷層的側(cè)向封閉性。取值越高，說明斷層封閉性越好；d）GB1774125km25km二氧化碳注入相關(guān)信息指標包括以下指標：二氧化碳注入量：二氧化碳注入量決定了二氧化碳的運移范圍和儲層內(nèi)壓力積累的程度，與泄漏風(fēng)險直接相關(guān)；二氧化碳注入速度：當(dāng)二氧化碳注入速度較大時，二氧化碳在儲層中沿滲透率、孔隙度較大的區(qū)域流動顯著加強，造成二氧化碳飽和度分布的不均衡，易引起泄漏；二氧化碳注入壓力：過大的注入壓力會顯著增加泄漏風(fēng)險。注入壓力不應(yīng)超過蓋層突破壓力，90％，以確保注入不會在蓋層中產(chǎn)生新的裂隙、擴大蓋層中的現(xiàn)有裂隙、導(dǎo)致已有斷層開啟。封存場地基本信息指標包括以下指標：儲層深度：注入二氧化碳需要達到超臨界狀態(tài)，以增大二氧化碳存儲量；儲層厚度：厚的儲層更適合封存二氧化碳且減小泄漏風(fēng)險；儲層壓力系數(shù)：較低的初始儲層壓力系數(shù)有利于二氧化碳的注入，并減少壓力顯著積累的可能性，從而減小泄漏風(fēng)險；儲層孔隙度及平均橫向滲透率：較高的儲層孔隙度和滲透率有利于二氧化碳的注入，并可減少壓力顯著積累的可能性，從而減小泄漏風(fēng)險。平均橫向滲透率對二氧化碳量和注入能力的影響最為顯著；儲層巖性：儲層巖石的礦物類型和含量與泄漏風(fēng)險存在關(guān)聯(lián)。絕大多數(shù)二氧化碳地質(zhì)封存項目是在砂巖和碳酸鹽巖儲層中開展的，因此其泄漏風(fēng)險較低。在煤層、頁巖儲層、玄武巖儲層等開展二氧化碳地質(zhì)封存的項目較少，支撐泄漏風(fēng)險評價的數(shù)據(jù)十分有限。因此，其泄漏風(fēng)險可能高于砂巖和碳酸鹽巖儲層；儲層流體環(huán)境：大多數(shù)二氧化碳地質(zhì)利用與封存項目將二氧化碳注入油氣儲層和深部咸水層，故油氣儲層和深部咸水層的泄漏風(fēng)險較其他流體環(huán)境的儲層低；儲層咸水礦化度：礦化度越低，溶解封存的二氧化碳量越大，對應(yīng)較低的泄漏風(fēng)險；5鏈 鏈T/CSES71—2022蓋層厚度：對于地下咸水層封存，蓋層的厚度越大，注入的二氧化碳突破蓋層發(fā)生泄漏的可能性越低。需考慮的厚度指標為緊鄰儲層上覆蓋層厚度和至地表蓋層累計厚度；蓋層覆蓋范圍：蓋層若能夠覆蓋儲層內(nèi)二氧化碳羽的范圍，且分布基本連續(xù)，則二氧化碳發(fā)生泄漏的風(fēng)險顯著降低；蓋層完整性：具有完整的儲層-蓋層組合，蓋層密封性好，無裂隙或裂隙分布較離散，則二氧化碳發(fā)生泄漏的風(fēng)險顯著降低；蓋層滲透率：較低的蓋層滲透率有利于二氧化碳在儲層中長期封存，顯著減少二氧化碳通過蓋層泄漏的風(fēng)險；溫度：較低的儲層溫度可增加二氧化碳密度，同時可以降低二氧化碳浮力，從而減少二氧化碳發(fā)生泄漏的風(fēng)險。二氧化碳泄漏環(huán)境影響指標包括以下指標：3％～57％～103000m，并且注入井應(yīng)位于居民點全年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向；注入井與特別保護區(qū)的距離：注入井距特別保護區(qū)較近時，若發(fā)生二氧化碳泄漏，可能對特3000m；地下水：地下水是二氧化碳地質(zhì)封存環(huán)境風(fēng)險評估的主要受體。泄漏的二氧化碳、咸水等進pH（TDS），導(dǎo)致地下水的鹽度增加。上述指標值如與環(huán)境本底值產(chǎn)生顯著差異，則相當(dāng)于地下水遭到泄漏的二氧化碳、咸水等的污染。為減小發(fā)生污染的可能性，注入井與受保護地下水3000m；空氣質(zhì)量：二氧化碳泄漏進入大氣后，一方面形成持續(xù)的二氧化碳通量，另一方面造成泄漏點附近大氣中二氧化碳的濃度波動。若二氧化碳通量和二氧化碳濃度與環(huán)境本底值產(chǎn)生顯著差異，則表明空氣遭到泄漏的二氧化碳的污染；生態(tài)系統(tǒng)：二氧化碳泄漏可能對評估范圍內(nèi)的動植物與微生物群落的生長造成影響。環(huán)境本底值調(diào)查地上空間監(jiān)測指標；地表監(jiān)測指標；地下監(jiān)測指標。地上空間監(jiān)測指標包括以下指標：2m大氣二氧化碳通量；S6（可選。地表監(jiān)測指標包括以下指標：6鏈 鏈T/CSES71—2022地表淺層土壤二氧化碳通量；地表植被的生長/健康狀況；雷達圖像相位差（可選）。地下監(jiān)測指標包括以下指標：地下土壤二氧化碳通量；淺層地下水水質(zhì)指標：pH、溶解性總固體量、總硬度、溶解砷含量、溶解鉛含量；儲層壓力、溫度；緊鄰蓋層上部地層的溫度、壓力、水質(zhì)指標；垂直地質(zhì)剖面地震（VSP）監(jiān)測（可選）。確定環(huán)境本底值HJ2.2、HJ610、HJ/T166二氧化碳泄漏風(fēng)險分析總體方法5表1 分值與風(fēng)險指標關(guān)系表分值風(fēng)險指標0.2分高風(fēng)險0.4分較高風(fēng)險0.6分中風(fēng)險0.8分低風(fēng)險1.0分基本無風(fēng)險n（如存在活動斷層nLai (1)i1式中：L26??26給出。井筒基本信息指標風(fēng)險打分表27T/CSES71—2022表2 井筒基本信息指標風(fēng)險打分表打分項指標范圍對應(yīng)分值備注已有的與儲層或上覆蓋層交會的井筒數(shù)量＜201—20～2000.8＞2000.6—0.4—0.2井斜角全部井筒井斜角≤60度（均為常規(guī)定向井）1—存在井斜角＞60度的井筒（存在大斜度井）0.8—0.6—0.4—0.2成井時間全部井筒成井時間＜18年1—存在成井時間大于18年但在1992年之后成井的井筒0.8—0.6存在1992年之前成井的井筒0.4—0.2井筒廢棄時間不存在廢棄時間超過5年的井筒1若無廢棄井，此項取1分存在廢棄時間介于5年～13年的井筒0.8存在廢棄時間超過13年的井筒0.6—0.4—0.2水泥環(huán)第一界面、水泥環(huán)第二界面固井質(zhì)量固井質(zhì)量優(yōu)，不存在自由段1—固井質(zhì)量中等，存在少量自由段但不貫通0.8—0.6固井質(zhì)量差，存在大開度貫通自由段0.4—0.2固井水泥環(huán)封固深度固井水泥環(huán)封固至地表1——0.8固井水泥環(huán)未封固至地表0.6—0.4—0.28T/CSES71—2022表2 井筒基本信息指標風(fēng)險打分表（續(xù)）打分項指標范圍對應(yīng)分值備注廢棄井封井水泥塞固封長度固封長度＞30m1若無廢棄井，此項11固封長度5m～30m0.8固封長度＜5m0.6—0.4未封井0.2固井水泥環(huán)底部位置在地下水保護基線之下1—等于或高于地下水保護基線0.8—0.6—0.4—0.2井筒工程事件所有井均無工程事件1——0.8有井出現(xiàn)過溢流、井涌等工程事件0.6—0.4有井出現(xiàn)過井噴等事故0.2斷層條件指標風(fēng)險打分表3表3 斷層條件指標風(fēng)險打分表打分項指標范圍對應(yīng)分值備注25km存在連接淺部地層的貫通性斷層1如斷層兩盤中地層存在與斷層相關(guān)的開啟裂縫和節(jié)理等構(gòu)造，則在打分基礎(chǔ)上乘以0.825km擠壓密實的壓性斷層0.8斷層規(guī)模和斷層力學(xué)性質(zhì)25km有利于流體流通的張性斷層0.6—0.4—0.225km500的斷層1斷層活動速率注入井半徑25km內(nèi)存在斷層活動速率500m/Ma～1000m/Ma的斷層0.89T/CSES71—2022表3斷層條件指標風(fēng)險打分表（續(xù)）打分項指標范圍對應(yīng)分值備注—0.6如斷層兩盤中地層存在與斷層相關(guān)的開啟裂縫和節(jié)理等構(gòu)造，則在打分基礎(chǔ)上乘以0.8斷層活動速率25km1000的斷層0.4—0.2注入井半徑25km內(nèi)斷層的斷層泥比率均＞75％125km60％～75斷層0.8斷層泥比率25km50％～60斷層0.6注入井半徑25km內(nèi)存在斷層泥比率＜50％的斷層0.4—0.2二氧化碳注入信息風(fēng)險打分表二氧化碳注入信息風(fēng)險打分表的打分項、指標范圍和對應(yīng)分值見表4。表4 二氧化碳注入信息風(fēng)險打分表打分項指標范圍對應(yīng)分值備注項目計劃二氧化碳注入量占理論儲量的比值＜0.81—0.8～0.90.8＞0.90.6—0.4—0.2項目計劃年二氧化碳注入量＜50萬噸1—50萬噸～150萬噸0.8＞150萬噸0.6—0.4—0.2項目計劃注入壓力注入壓力與蓋層內(nèi)部流體壓力之差小于蓋層突破壓力1—注入壓力與蓋層內(nèi)部流體壓力之差大于等于蓋層突破壓力，且注入壓力小于等于蓋層破裂壓力的90％0.8—0.6注入壓力達到蓋層破裂壓力的90％～100％0.4注入壓力大于蓋層破裂壓力0.210T/CSES71—2022封存場地基本信息指標風(fēng)險打分表封存場地基本信息指標風(fēng)險打分表的打分項、指標范圍和對應(yīng)分值見表5。表5 封存場地基本信息指標風(fēng)險打分表打分項指標范圍對應(yīng)分值備注儲層深度1000m～3500m1儲層深度指儲層頂面到地取最淺的儲層800m～＜1000m或＞3500m0.8＜800m0.6—0.4—0.2儲層厚度＞50m1多儲層注入時，取最薄儲層的厚度50m～20m0.8＜20m0.6—0.4—0.2儲層壓力系數(shù)＜0.91—0.9～1.10.8＞1.10.6—0.4—0.2儲層孔隙度＞12％1—4％～12％0.8＜4％0.6—0.4—0.2儲層平均橫向滲透率＞10mD1—5mD～10mD0.8＜5mD0.6—0.4—0.2儲層巖性砂巖、碳酸鹽巖1—其他巖性0.8—0.611T/CSES71—2022表5 封存場地基本信息指標風(fēng)險打分表（續(xù)）打分項指標范圍對應(yīng)分值備注儲層巖性—0.4——0.2儲層流體環(huán)境油氣儲層、深部咸水層1—其他類型儲層0.8—0.6—0.4—0.2儲層咸水礦化度≤50,000mg/L1—＞50,000mg/L0.8—0.6—0.4—0.2緊鄰儲層上覆蓋層厚度＞20m1多儲層注入時，取最薄的蓋層10m～20m0.8＜10m0.6—0.4—0.2至地表蓋層累計厚度＞300m1—150m～300m0.8＜150m0.6—0.4—0.2蓋層覆蓋范圍蓋層完全覆蓋儲層內(nèi)二氧化碳羽的范圍1—蓋層覆蓋儲層內(nèi)二氧化碳羽的范圍在95％以上0.8蓋層覆蓋儲層內(nèi)二氧化碳羽的范圍≤95％0.6—0.4—0.2蓋層完整性蓋層完整，無裂隙或裂隙分布較離散1—蓋層完整性一般，存在少量裂隙0.8—0.612T/CSES71—2022表5 封存場地基本信息指標風(fēng)險打分表（續(xù)）打分項指標范圍對應(yīng)分值備注蓋層完整性蓋層完整性差，存在大量裂隙0.4——0.2蓋層滲透率＜10-3mD1—≥10-3mD0.8—0.6—0.4—0.2地?zé)崽荻龋?0℃/km1—≥40℃/km0.8—0.6—0.4—0.2裂隙裂縫發(fā)育情況有限的裂隙和裂縫1—裂隙和裂縫發(fā)育中等0.8存在大裂隙、大裂縫0.6—0.4—0.2二氧化碳泄漏環(huán)境影響評估與風(fēng)險打分表56確定二氧化碳泄漏環(huán)境影響評估范圍。評估范圍包括時間范圍和空間范圍。時間范圍指二氧化碳開始注入、注入中、場地關(guān)閉及關(guān)閉后的時間跨度；空間范圍指可能會受到注入活動影100空間橫向范圍為二氧化碳注入后產(chǎn)生儲層壓力增高的區(qū)域邊界，空間縱向范圍為緊鄰蓋層的上部第一個地層直至大氣；系統(tǒng)地識別環(huán)境影響評估范圍內(nèi)潛在的環(huán)境風(fēng)險受體；開展環(huán)境本底值監(jiān)測；基于數(shù)值模擬估算的二氧化碳泄漏可能性與泄漏量，結(jié)合環(huán)境本底值和環(huán)境風(fēng)險受體，對二氧化碳泄漏造成環(huán)境影響的過程進行數(shù)值模擬，從而對二氧化碳泄漏造成的環(huán)境影響程度進（為二氧化碳泄漏風(fēng)險等級劃分提供依據(jù)。值得注意的是，數(shù)值模擬參數(shù)具有不確定性，可能會影響預(yù)測結(jié)果。13T/CSES71—2022表6 二氧化碳泄漏環(huán)境影響評估與風(fēng)險打分表打分項指標范圍對應(yīng)分值備注注入井與固定居民點的距離＞4000m1—3000m～4000m0.8＜3000m0.6—0.4—0.2注入井與居民點全年主導(dǎo)風(fēng)向關(guān)系在居民居住地點的下風(fēng)向1—在居民居住地點的側(cè)風(fēng)向0.8在居民居住地點的上風(fēng)向0.6—0.4—0.2注入井與特別保護目標區(qū)的距離＞4000m1—3000m～4000m0.8＜3000m0.6—0.4—0.2注入井與受保護地下水區(qū)域的距離＞4000m1—3000m～4000m0.8＜3000m0.6—0.4—0.2注入井與上述敏感區(qū)域的相對海拔高度評估范圍內(nèi)，注入井口海拔高度低于上述全部敏感區(qū)域1二氧化碳密度較大，若注入井口海拔高度高于上述敏感區(qū)域，則二氧化碳造成危害的可能性增大。評估范圍內(nèi)，注入井口海拔高度高于某一或多個敏感區(qū)域0.8—0.6—0.4—0.2發(fā)生二氧化碳泄漏情境下，評估范圍內(nèi)環(huán)境風(fēng)險受體中監(jiān)測因子——pH值的變化在評估時間范圍內(nèi)，地表水、地下水等環(huán)境風(fēng)險受體中pH與環(huán)境本底值相比變化量≤5％且pH未低于6.51pH6.5pH化量≤101100.814T/CSES71—2022表6 二氧化碳泄漏環(huán)境影響評估與風(fēng)險打分表（續(xù)）打分項指標范圍對應(yīng)分值備注發(fā)生二氧化碳泄漏情境下，評估范圍內(nèi)環(huán)境風(fēng)險受體中監(jiān)測因子——pH值的變化在評估時間范圍內(nèi)，地表水、地下水等環(huán)境風(fēng)險受體中pH與環(huán)境本底值相比變化量為5％～10％且pH未低于6.50.8若pH6.5pH化量≤101100.8在評估時間范圍內(nèi)，地表水、地下水等環(huán)境風(fēng)險受體中pH與環(huán)境本底值相比變化量＞10％或pH降低到6.5以下0.6—0.4—0.2發(fā)生二氧化碳泄漏情境下，評估范圍內(nèi)環(huán)境風(fēng)險受體中監(jiān)測因子——溶解性總固體量（TDS）的變化TDS與環(huán)境本底值的比值≤3500mg/L1500TDS環(huán)境本底值的比值≤71，＞70.8分在評估時間范圍內(nèi)，地表水、地下水等環(huán)境風(fēng)險受體中TDS與環(huán)境本底值的比值為3～7且TDS未超過500mg/L0.8TDS與環(huán)境本底值的比值＞7500mg/L0.6—0.4—0.2發(fā)生二氧化碳泄漏情境下，評估范圍內(nèi)環(huán)境風(fēng)險受體中監(jiān)測因子——環(huán)境有害物（砷）的變化地下水等環(huán)境風(fēng)險受體中砷濃度≤0.55μg/L1若環(huán)境本底值＞0.55CO2泄漏前已被砷污染，此項1地下水等環(huán)境風(fēng)險受體中砷0.55μg/L～10μg/L0.8地下水等環(huán)境風(fēng)險受體中砷濃度＞10μg/L0.6—0.4—0.2發(fā)生二氧化碳泄漏情境下，評估范圍內(nèi)環(huán)境風(fēng)險受體中監(jiān)測因子——環(huán)境有害物（鉛）的變化地下水等環(huán)境風(fēng)險受體中鉛濃度≤0.15μg/L1若環(huán)境本底值＞0.15CO2泄漏前已被鉛污染，此項1在評估時間范圍內(nèi)，地表水、地下水等環(huán)境風(fēng)險受體中鉛濃度為0.15μg/L～15μg/L0.815T/CSES71—2022表6 二氧化碳泄漏環(huán)境影響評估與風(fēng)險打分表（續(xù)）打分項指標范圍對應(yīng)分值備注發(fā)生二氧化碳泄漏情境下，評估范圍內(nèi)環(huán)境風(fēng)險受體中監(jiān)測因子——環(huán)境有害物（鉛）的變化地下水等環(huán)境風(fēng)險受體中鉛濃度＞15μg/L0.6——0.4—0.2發(fā)生二氧化碳泄漏情境下，評估范圍內(nèi)環(huán)境風(fēng)險受體中監(jiān)測因子——二氧化碳通量的變化在評估時間范圍內(nèi)，大氣、土壤等環(huán)境風(fēng)險受體中二氧化碳通量≤2×104mg/(m2h)1若環(huán)境本底二氧化碳通量＞2×104m/m2hCO2前已有天然CO2存在，此項取1分。在評估時間范圍內(nèi)，大氣、土壤等環(huán)境風(fēng)險受體中二氧化碳通量為2×104mg/(m2h)～4×104mg/(m2h)0.8在評估時間范圍內(nèi)，大氣、土壤等環(huán)境風(fēng)險受體中二氧化碳通量＞4×104mg/(m2h)0.6—0.4—0.2發(fā)生二氧化碳泄漏情境下，評估范圍內(nèi)環(huán)境風(fēng)險受體中監(jiān)測因子——近地表大氣二氧化碳濃度的變化在評估時間范圍內(nèi)，近地表大氣中二氧化碳濃度≤103mg/kg1若環(huán)境本底值＞103CO2CO21在評估時間范圍內(nèi)，近地表大氣中二氧化碳濃度為103mg/kg～104mg/kg0.8在評估時間范圍內(nèi)，近地表大氣中二氧化碳濃度＞104mg/kg0.6—0.4—0.2生態(tài)系統(tǒng)——動植物與微生物群落在評估時間范圍內(nèi)，二氧化碳泄漏導(dǎo)致的濃度升高低于動植物和微生物的耐受閾值1——0.8在評估時間范圍內(nèi)，二氧化碳泄漏導(dǎo)致的濃度升高達到或超過動植物和微生物的耐受閾值0.6—0.4—0.216T/CSES71—2022二氧化碳泄漏風(fēng)險等級劃分及監(jiān)測要求基于打分法的二氧化碳泄漏風(fēng)險等級劃分基于第6章中二氧化碳泄漏風(fēng)險判定因子的計算結(jié)果，將項目的二氧化碳泄漏風(fēng)險劃分為可接受、可容忍和不可接受三級，分別對應(yīng)不同的監(jiān)測方案，如表7所示。表7 二氧化碳泄漏風(fēng)險等級劃分表風(fēng)險劃分二氧化碳泄漏風(fēng)險判定因子計算結(jié)果監(jiān)測方案可接受0.02～17.2.1的泄漏監(jiān)測方案可容忍10-4～＜0.027.2.2的泄漏監(jiān)測方案不可接受＜10-4無對應(yīng)的監(jiān)測方案；需調(diào)整工程設(shè)計方案并進行再評估，直至項目滿足可接受或可容忍分級，否則不應(yīng)繼續(xù)開展該項目基于風(fēng)險等級劃分結(jié)果的泄漏監(jiān)測方案適用于可接受風(fēng)險等級的監(jiān)測方案若項目的泄漏風(fēng)險劃分結(jié)果為可接受，則后續(xù)在項目運行階段應(yīng)采用簡化的二氧化碳泄漏監(jiān)不同位置的泄漏監(jiān)測方案內(nèi)容如下：地上空間監(jiān)測方案地上空間監(jiān)測方案包括近地表大氣二氧化碳濃度監(jiān)測、大氣二氧化碳通量監(jiān)測。近地表大氣二氧化碳濃度監(jiān)測方案：以二氧化碳注入后產(chǎn)生儲層壓力增高的區(qū)域邊界為25km（二氧化碳注入井為圓心）212m大氣二氧化碳通量監(jiān)測：通量塔的位置應(yīng)綜合考慮安全、觀測范圍、建筑物影響、人為10m350m5m10m地表監(jiān)測方案地表監(jiān)測方案包括地表淺層土壤二氧化碳通量的監(jiān)測、地表植被的生長/健康狀況監(jiān)測。地表淺層土壤二氧化碳通量的監(jiān)測：監(jiān)測時，首先將土壤呼吸室置于土壤表面，然后連321次地表土壤的二氧化碳通量；地表植被的生長/（）的影響機理，定期觀察封存場地典型地表植被葉面、根莖形態(tài)的變化，并判斷相關(guān)形態(tài)變化是否與二氧化碳泄漏相關(guān)聯(lián)。地下監(jiān)測方案地下土壤二氧化碳通量監(jiān)測：以二氧化碳注入后產(chǎn)生儲層壓力增高的區(qū)域邊界為依據(jù)界25km（二氧化碳注入井為圓心）。連續(xù)監(jiān)測距離地10m17T/CSES71—2022井底監(jiān)測：在注入井的目標儲層深度處埋設(shè)監(jiān)測裝置，長期監(jiān)測、記錄井底壓力、溫度數(shù)據(jù)；淺層地下水水質(zhì)監(jiān)測：以二氧化碳注入后產(chǎn)生儲層壓力增高的區(qū)域邊界為依據(jù)界定監(jiān)測25km（二氧化碳注入井為圓心）21pH、溶解性總固體量、環(huán)境有害物含量；21井內(nèi)監(jiān)測方案（腐蝕和磨損生產(chǎn)套管壁缺陷（腐蝕和磨損）監(jiān)測：通過聲波測井、變密度測井、磁脈沖探傷等方法，11（套管鞋、封隔器、篩管等）的腐蝕磨損情況；監(jiān)測在管柱剖面上管柱內(nèi)徑的變化；檢查管壁缺陷，評價磨損程度；111（25m）水泥環(huán)第一界面、水泥環(huán)第二界面固井質(zhì)量及水泥環(huán)完整性變化。監(jiān)測方案詳見表8。表8 二氧化碳泄漏監(jiān)測方案（可接受風(fēng)險等級）監(jiān)測位置監(jiān)測方式監(jiān)測指標監(jiān)測頻率地上空間監(jiān)測近地表大氣二氧化碳濃度監(jiān)測距離地表2m的大氣二氧化碳濃度每2個月1次二氧化碳通量監(jiān)測距離地表5m和10m的大氣二氧化碳通量連續(xù)地表監(jiān)測土壤二氧化碳通量監(jiān)測淺層土壤二氧化碳通量每2個月1次地表植被的生長狀況監(jiān)測定期觀察典型地表植被葉面、根莖形態(tài)變化每3個月1次地下監(jiān)測土壤二氧化碳通量監(jiān)測地下土壤10m深處二氧化碳通量連續(xù)土壤層下部淺層地下水水質(zhì)監(jiān)測pH（）每2個月1次緊鄰蓋層上部地層深井取樣與溫壓監(jiān)測溫度、壓力、pH、溶解性總固體量每2個月1次二氧化碳注入井井底溫度壓力監(jiān)測溫度、壓力連續(xù)井內(nèi)監(jiān)測（腐蝕和磨損）套管柱各部件的腐蝕磨損、管柱剖面上管柱內(nèi)徑的變化、管壁缺陷每年1次評估范圍內(nèi)存在井筒的所有環(huán)空壓力情況環(huán)空壓力變化是否在30天平均變化范圍內(nèi)每天1次水泥環(huán)第一界面、水泥環(huán)第二界面固井質(zhì)量及水泥環(huán)完整性水泥聲波測井曲線每年1次適用于可容忍風(fēng)險等級的監(jiān)測方案18T/CSES71—2022若項目的泄漏風(fēng)險劃分結(jié)果為可容忍，則后續(xù)在項目運行階段應(yīng)采用嚴格的二氧化碳泄漏監(jiān)7.2.19。表9 二氧化碳泄漏監(jiān)測方案（可容忍風(fēng)險等級）監(jiān)測位置監(jiān)測方式監(jiān)測指標監(jiān)測頻率地上空間監(jiān)測近地表大氣二氧化碳濃度監(jiān)測距離地表2m的大氣二氧化碳濃度每月1次二氧化碳通量相關(guān)參數(shù)監(jiān)測距離地表5m和10m的大氣二氧化碳通量連續(xù)近地表大氣SF6示蹤劑濃度監(jiān)測距離地表2m的大氣SF6示蹤劑濃度每月1次地表監(jiān)測土壤二氧化碳通量監(jiān)測淺層土壤二氧化碳通量每月1次雷達地表變形監(jiān)測雷達圖像相位差信息每月1次地表植被的生長狀況監(jiān)測定期觀察典型地表植被葉面、根莖形態(tài)變化每月1次地下監(jiān)測土壤原位二氧化碳通量監(jiān)測地下土壤10m深處二氧化碳通量連續(xù)土壤層下部淺層地下水水質(zhì)監(jiān)測pH、溶解性總固體量、鈣鎂離子含量、環(huán)境有害物含量（砷、鉛）每月1次緊鄰蓋層上部地層深井取樣與溫壓監(jiān)測溫度、壓力、pH、溶解性總固體量每月1次垂直地質(zhì)剖面地震（VSP）監(jiān)測VSP地震監(jiān)測結(jié)果共4次四維地震監(jiān)測四維地震監(jiān)測結(jié)果至少1次二氧化碳注入井井底溫度壓力監(jiān)測溫度、壓力連續(xù)井內(nèi)監(jiān)測生產(chǎn)套管壁缺陷（腐蝕和磨損）必要時每6個月1次評估范圍內(nèi)存在井筒的所有環(huán)空壓力情況環(huán)空壓力變化是否在30天平均變化范圍內(nèi)每天2次水泥環(huán)第一界面、水泥環(huán)第二界面固井質(zhì)量及水泥環(huán)完整性水泥聲波測井曲線每3個月1次二氧化碳發(fā)生泄漏的應(yīng)急處置泄漏風(fēng)險為可接受和可容忍的項目均應(yīng)制定二氧化碳發(fā)生泄漏的應(yīng)急處置方案。應(yīng)急處置方案應(yīng)包含以下內(nèi)容：對事故類型及危害程度進行分析與評估；設(shè)計應(yīng)急響應(yīng)程序，劃分響應(yīng)責(zé)任；結(jié)合實際泄漏位置，制定明確的二氧化碳泄漏補救措施；對于泄漏風(fēng)險為可容忍的項目，應(yīng)急處置方案的制定和實施應(yīng)由專人負責(zé)，方案應(yīng)包括詳細的工作人員疏散安排并考慮二氧化碳大量泄漏造成局部冷卻時，設(shè)備和部件能否正常運行。針對大量二氧化碳發(fā)生急劇泄漏的情況和發(fā)生二氧化碳緩慢泄漏的情況，應(yīng)采取不同的應(yīng)急處置措施。19T/CSES71—2022如二氧化碳發(fā)生急劇泄漏，應(yīng)采取的應(yīng)急處置措施如下：若二氧化碳從注入井處發(fā)生急劇泄漏，首先應(yīng)立即關(guān)閉閥門，如注入井已安裝防噴器，則立即關(guān)閉防噴器；如注入井無防噴器，則需搶裝井口，封住注入井，壓住二氧化碳噴射；若二氧化碳在地面設(shè)備或室外管路處發(fā)生急劇泄漏，應(yīng)立即停運系統(tǒng)，打開前、后門，并確保排風(fēng)扇打開，在確保自身安全的前提下，切斷泄漏點二氧化碳來源。必要時及時疏散周圍人員，并向主管領(lǐng)導(dǎo)匯報事故情況。如二氧化碳發(fā)生緩慢泄漏，應(yīng)采取的應(yīng)急處置措施如下：二氧化碳發(fā)生緩慢泄漏時，首先需查明漏點，再根據(jù)漏點位置采取針對性的措施；如二氧化碳在地面設(shè)備/管路/閥門處發(fā)生緩慢泄漏，首先應(yīng)切斷泄漏點二氧化碳來源，并封堵漏點或更換設(shè)備/管路/閥門；如二氧化碳通過井筒套管-固井水泥界面、固井水泥自身缺陷、固井水泥-圍巖界面緩慢泄漏，則應(yīng)向漏點注入堵漏凝膠/封竄劑；如二氧化碳通過套管-油管環(huán)空發(fā)生緩慢泄漏，首先應(yīng)查明泄漏原因。如因套管、油管處有漏點，則應(yīng)泵注封竄劑至漏點位置，堵塞漏點；如因封隔器失效，則應(yīng)更換封隔器或向環(huán)空保護液中加入高密度顆粒，使其沉積到封隔器處，堵塞封隔器。20T/CSES71—2022參 考 文 獻[1]GB/T28911石油天然氣鉆井工程術(shù)語[2]JB/T13413燃煤煙氣二氧化碳儲存裝備[3]SY/T5374.1固井作業(yè)規(guī)程 第1部分：常規(guī)固井[4]SY/T5374.2固井作業(yè)規(guī)程 第2部分：特殊固井[5]SY/T5431井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法[6]SY/T5466鉆前工程及井場布置技術(shù)要求[7]SY/T5480固井設(shè)計規(guī)范[8]SY/T6565石油天然氣開發(fā)注二氧化碳安全規(guī)范[9]SY/T6592固井質(zhì)量評價方法[10]ISO27914Carbondioxidecapture,transportationandgeologicalstorage—GeologicalstorageISO27916Carbondioxidecapture,transportationandgeologicalstorage—Carbondioidestoageusigenhncedoilrecvery(C-ER)ISO31000Riskmanagement—GuidelinesM2013.李小舟，馬瑤，李紅中.關(guān)于CO2地質(zhì)封存場址選擇的探討[A].中國可持續(xù)發(fā)展研究會.2009C].中國可持續(xù)發(fā)展研究會:2009:6.CO2研究[J].安全與環(huán)境工程,24(05):75-83+892017.ChawickRA,ArtsR,BerstoeC,etal.BestpraticeforthestoageofCO2insalneaqufers-obsrvaionsandgudelnesfrmtheSACSandCSTOEproects[R].Keworh,Nottingham:BritishGeologicalSurveyOccasionalPublicationNo.14,2008.NationalEnergyTechnologyLaboratory(NETL).BestPractices:OperationsforGeologic