關于二氧化碳封存選地研討
氣候變化對人類生存和發展提出了嚴峻挑戰。目前科學界主流觀點認為，因人類燃燒大量化石燃料而釋放的溫室氣體(主要是CO2)，是導致自工業化以來全球平均氣溫升高的主要原因。二氧化碳捕集與封存(CO2CaptureandStorage，CCS)技術作為穩定大氣溫室氣體濃度的減緩行動組合中的一種選擇方案，受到廣泛關注。CCS是指“將二氧化碳從工業或相關能源的排放源分離出來，輸送到一個封存地點，并且長期與大氣隔絕”;包括捕集、運輸、封存等環節。CO2的安全封存是CCS的最終落腳點，從某種程度上講封存的可行性決定了CCS技術的可行性。同時，這也是碳捕集與封存過程中風險最大的一個環節，因此選擇適合CO2長期封存的地質層顯得尤為重要。CO2地質封存地必須使用系統的篩選過程，綜合考慮盆地大小和深度、地質特性、水文地質、地質熱力學特性以及自然資源、基礎設施等因素，同時還與經濟、政治、社會因素緊密相關。評價系統對每個標準分配適當的權重，并依據每個標準對封存場所打分然后排序。建立完善的封存場地的選擇標準，是選擇合適封存地點、確保安全封存的前提條件。為了確保CCS項目能夠安全、順利開展，國外有關專家、學者就封存場地的選擇及特征描述進行了研究。巴楚(Bachu)在盆地級別上給出了15條對封存場地的選址標準[1]。這些標準可以分為五大類[2]：(1)地質特性;(2)水文及地熱特性;(3)油氣資源及產業成熟
度;(4)經濟合理性;(5)社會、政治因素。卡爾迪(Kaldi)和吉布森-普爾(Gibson-Poole)在巴楚(Bachu)和CSLF(碳封存領導人論壇)2007年[3]所做工作的基礎上，按照研究對象尺度以及不確定性，將封存場址選擇劃分為地區級篩選與盆地級篩選，除建立盆地級篩選標準外，還相應提供了在國家級別上篩選沉積巖盆地的標準體系[4]。歐德伯格(Olderburg)基于CO2封存地泄露可能性及其影響建立了一套封存場地篩選及排序框架[5]。與此同時，針對目前技術上成熟的CO2地質封存媒質，肖(Shaw)等提出了用于CO2-EOR的油氣藏快速篩選、排序方法[6];查德威克(Chadwick)等編制了《深部咸水層CO2封存最佳實施手冊》[7]。另一方面，一些國際組織和國家政府正在改善法規管理體系和CCS推行機制，建立有利于CCS的認同以及安全、快速發展的環境。目前已出臺的CCS管理法規包括歐盟《碳捕集與封存指令》[8]、美國的《CO2捕集、運輸和封存指南》[9]、澳大利亞《CO2捕集與封存指南-2009》[10]以及挪威船級社(DNV)編制的《CO2QUALSTORE—CO2地質封存場地和項目的選擇、特征描述和資格認證指南》[11]。這些針對CCS項目的管理文件，都涉及封存選址的制度化與規范化，為實施CO2地質封存提供了法律框架。目前國內CO2地質封存還處在示范階段，有關注入、封存的場地選擇及特征描述的實際經驗不多，缺少明確的、量化的場地選擇標準和場地勘察技術。因此，有必要在現有文獻的基礎上，著重對選址標準的關鍵特征進行分析與匯總，為將來中國建立CO2地質封存選址標準提供借鑒與依據。
1CO2地質封存選址的一般流程及主要標準CO2地質封存選址是一個系統的過程。根據歐盟《碳捕集與封存指令》，描述場地、評估封存可行性及潛力分為三步：首先收集潛在封存場地的數據信息;第二步建立封存場地的3D靜態地質模型;第三步是描述封存地的動態特性，對其進行敏感性分析及風險評估，論證在允許的注入速度下，能夠埋存特定量的CO2，并且不會造成不可接受的風險。本文關注的是選址標準的靜態特征，未涉及后期的動態模擬仿真及敏感性分析、風險評估。此外根據研究對象的規模，需要對潛在的CO2封存場地進行逐級遴選。借鑒兩階段篩選法[4]，首先是在盆地級別上進行評估，該過程往往用在進行封存容量評估和現場勘察前，大尺度評估一個沉積盆地封存CO2潛能的優劣，確定沉積盆地的適宜性;而后在此基礎上對具體的封存場地進行更為詳盡的挑選。隨著研究對象不斷具體與細化，對篩選標準的詳細程度和數據的精確性要求不斷提高，相應地，需要投入更多的時間和成本。CO2地質封存選址的一般流程如圖1所示。無論是地區級篩選還是盆地級篩選，其篩選標準都可分為排除標準和適宜條件兩類。一旦滿足某一排除標準，一般便不對其作進一步考慮，比如不可接受的泄露風險或者遭到公眾強烈反對。個別排除標準會隨著時間發生改變，比如項目的經濟性、尚在生產中的油氣田的可行性。所謂適宜條件是指一些篩選特征可以使得一個研究對象優于另一個。適宜條件是一系列理想指標，這
些標準需要平等對待。即使一個場地沒有滿足其中一個標準，不能立刻將其剔除，只是降低了它的可取性或適宜度。
根據目前國內外對場地選擇標準的基本認識，封存場地必須具備以下特征：足夠大的封存容量和可注入性;密封性良好的蓋層;穩定的地層。此外還要考慮盆地特征(構造活動、沉積類型、地熱及水力學狀態);盆地資源(碳氫化合物、煤、鹽分);工業成熟度及基礎設施;經濟發展水平;環境問題;公眾教育及對封存態度等社會問題等其他因素。本文將選址標準劃分為地質特征、工程特性、社會-經濟特性三大維度。表1列出了CO2地質封存選址主要涉及到的地質特征及工程特性兩大類的篩選標準。考慮到社會環境因素的影響，以下地區不適宜用作CO2封存：(1)場地位于保護區或保留地，比如國家公園、自然保護區、軍事區或禁止鉆井和開發地區(比如美國和加拿大部分水域)。(2)由于各種原因沒有獲得場地的使用權不適宜用作CO2封存。(3)由于第三方權益使得潛在場地，比如油氣藏不能用于CO2封存。(4)場地位于高密度居民區，會引起公眾反對。(5)封存場地可能影響其他動植物棲息、礦產資源開發等。(6)不具備監控潛力的場地。法律要求場地的審批、施工和廢棄都應包括對注入CO2的監測，缺乏監控能力或者監控能力很弱的場地一般不會通過審批。
