中国二氧化碳地质封存环境风险评估

　　《中国二氧化碳地质封存环境风险评估》共分8章。第1章主要介绍二氧化碳捕集、利用与封存的缘起和基本原理；第2章主要介绍二氧化碳捕集、利用与封存的技术特征；第3章主要介绍二氧化碳捕集、利用与封存在全球中长期减缓气候变化中的作用，即大规模实施和推广二氧化碳捕集、利用与封存的重要意义，以及相关政策法规；第4章主要介绍中国的二氧化碳捕集、利用与封存的研究、管理和实践进展；第5章主要介绍二氧化碳捕集、利用与封存可能存在的环境风险和环境影响；第6章精选国际和国内二氧化碳捕集、利用与封存项目的典型案例，分析其运行特征和环境评估；第7章主要介绍《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南（试行）》的核心内容，当前存在的问题和不足，以及下一步的重点研究方向；第8章主要介绍中国二氧化碳地质封存环境风险评估培训**期（呼和浩特）的基本情况以及现场获取的问卷调查分析主要结果。本书强调基本原理和技术实践的结合，期望能体现二氧化碳捕集、利用与封存相关环境风险评估的系统性、完整性和全面性，并能涵盖技术的科学性、前沿性和交叉性。《中国二氧化碳地质封存环境风险评估》可作为从事二氧化碳捕集、利用与封存、环境评估等相关专业科技人员的培训教材，也可供对二氧化碳捕集、利用与封存、环境变化以及应对气候变化等感兴趣的科技人员参考。

　　蔡博峰，环境规划设计院，研究员 博士，1.1996年－2003年：北京大学，生态学专业，硕士； 2.2003年－2007年：北京市环境保护科学研究院工作； 3.2006年- 2008年：中国科学院遥感应用研究所博士。现任北京市环科院环境管理所副所所长。 2007年由国家环保总局、共青团中央和教育部三部门联合发起的“‘保护生物多样性’公益活动”蔡博峰作为负责人选送的《中国各省标志性生物宣传普及活动》公益活动方案获特等奖。另外，《三北防护林工程监测和评价研究》一书的价值的到了蒋有绪和方精云两位院士的认可和推荐。

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