《海域二氧化碳地质封存场地稳定性评价规范》编制说明

《海域二氧化碳地质封存场地稳定性评价规范》（征求意见稿）编制说明一、工作简况（一）任务来源我国深部咸水层分布广、面积大，二氧化碳封存潜力巨大，且具有较好的源汇匹配性，未来将是助力我国沿海地区碳中和目标实现的重要措施。封存场地储盖层的稳定性是确保海域二氧化碳长期安全的关键，若储盖层体系稳定性存在问题，则注入的二氧化碳则会在压力和自身浮力的共同作用下运移甚至泄漏至海水及大气中，引发生态环境问题。在筛选封存场地时，需要对场地的二氧化碳封存适宜性进行评价，而储盖层稳定性评价其中的重要组成部分之一，然而到目前为止还没有相关标准和规范，编制相应的海域CO2咸水层封存场地稳定性评价规范以指导筛选出CO2地质封存场地，显得尤为必要。2024年7月29日，自然资源部印发了2024年度自然资源标准制修订工作计划（自然资办发〔2024〕36号），下达了《海域二氧化碳地质封存场地稳定性评价规范》制定任务，计划号为202411002，任务期限为2年。该标准由自然资源部提出，由全国自然资源与国土空间规划标准化技术委员会（SAC/TC93）归口管理，由中国地质调查局青岛海洋地质研究所牵头组织制定。（二）协作单位本标准编制的协作单位包括：中国地质调查局基础调查部、中海石油（中国）有限公司研究总院新能源研究院、中国科学院武汉岩土力学研究所、中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司、厦门大学。（三）制定背景以二氧化碳为主的温室气体排放量急剧上升，导致温室气体浓度不断攀升，强化了大气层阻挡热量逃逸的能力，进而加剧了温室效应。尽管近年来全球碳排放量的增速有所放缓，但二氧化碳排放量尚未触顶，预示着未来气候变化问题仍将严峻。气候变化对人类社会和自然环境造成了严重的破坏，极端天气事件频发、海平面不断上升、农作物生长受到威胁等问题层出不穷。因此，控制碳排放以减缓全球气候变暖，保障人类社会的健康发展，已成为当今国际社会的共识和一致努力的行动目标。2020年9月，习近平主席在第75届联合国大会宣布，中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和，这是中国对全球气候治理和落实《巴黎协定》的积极举措。在应对落实双碳目标的行动计划中，二氧化碳捕集、利用与封存技术（carboncapture,utilizationandstorage,CCUS）是目前国际公认最直接、最有效的地质碳汇措施，是实现碳中和目标的托底技术保障。海域咸水层二氧化碳地质封存作为CCUS技术的组成部分和主要应用场区之一，可提供巨大的减排潜力，是实现二氧化碳减排的重要途径。海域咸水层二氧化碳地质封存是将二氧化碳注入到海底以下深部咸水层中实现其与大气长期隔绝的过程。咸水层储层与上覆盖层构成封闭的储盖层体系，二氧化碳注入储层后，会增大储层中的压力，并在储层中运移。若封存场地稳定性存在问题，则注入的二氧化碳则会在压力和自身浮力的共同作用下泄漏至海水甚至及大气中，从而进一步引发生态环境问题。因此，封存场地的稳定性是确保海域二氧化碳长期安全的关键。本项目在总结以往二氧化碳地质封存场地稳定性评价的基础上，形成了海域二氧化碳地质封存场地稳定性评价规范。该规范的编制可为海域二氧化碳地质封存场地稳定性评价提供规范性的指导与借鉴，为海域示范工程的选址评价与方案制定提供依据，对我国二氧化碳封存工程的顺利实施具有重要意义。（四）起草过程起草过程主要包括3个阶段：起草阶段、征求意见阶段和标准审查阶段。目前标准的起草处于征求意见阶段。1.起草阶段（2023.11-2024.9）（1）2023年11月-2023年12月，中国地质调查局青岛海洋地质研究所联合中国地质调查局基础调查部、中海石油（中国）有限公司研究总院新能源研究院、中国科学院武汉岩土力学研究所、中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司、厦门大学等数家单位商讨成立标准编写组，确定由中国地质调查局青岛海洋地质研究所牵头组织编写《海域二氧化碳地质封存场地稳定性评价规范》，并确定了标准编写组主要成员和分工，着手准备标准起草工作。（2）2024年1月-3月，标准编写组整理了已有的二氧化碳封存场地适宜性评价的相关标准以及已发表的文章。在认真研读相关文献资料基础上，结合海域二氧化碳封存场地相关评价的指标，初步拟定了标准的适用范围，以海域咸水层二氧化碳封存场地稳定性评价的方法与流程作为内容要点，厘清封存场地稳定性评价一般流程和技术要求，通过对封存场地稳定性评价的规范，为海域咸水层二氧化碳封存场地筛选和二氧化碳封存项目的实施奠定坚实的基础。（3）2024年4月-5月，在明确标准适用范围的基础上，编写组认真梳理了海域二氧化碳地质封存场地稳定性评价的技术要求，明确了评价指标筛选与赋分，指标权重计算以及综合评价等三方面主要内容；并分别对指标筛选原则，赋分方法以及权重计算方法进行了规定。同时也明确了标准涉及的术语，并加以定义。此外，增加了对稳定性评价报告的要求。（4）2024年6月-7月，按照GB/T1.1—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》规定，编写组在已完成的标准技术部分内容基础上，按照TCS模板编排格式要求，编制完成《海域二氧化碳地质封存场地稳定性评价规范》（工作组讨论稿）。（5）2024年7月24日，编写组召开标准草案咨询会，中国地质科学院、中海油研究总院新能源研究院、中国石油化工股份有限公司勘探开发研究院、南方海洋科学与工程广东省实验室、中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、青岛海洋地质研究所、中国科学院武汉岩土所、厦门大学、中国石油大学（北京）、中国石油大学（华东）等高等院校和科研院所10位专家对工作讨论稿进行了充分讨论，提出了50余项具体修改建议。（6）2024年8月-2025年7月，多次组织召开编写组内部讨论会，就工作讨论稿主体框架、涉及的关键技术环节及文字表述规范等方面进行了深入讨论，并做了相关补充、修改，形成了《海域二氧化碳地质封存场地稳定性评价规范》（初稿）。（7）2025年7月13日，为一步完善《海域二氧化碳地质封存场地稳定性评价规范》（初稿），编写组再次开展了标准咨询会，邀请二氧化碳封存领域专家对初稿进行了审查并提出了多条意见和建议。编写组针对专家意见讨论后，对涉及的内容进行了调整。最后，编写人员按照TCS模板对标准进行了编排，增补了规范性引用文件和参考文献，形成了《海域二氧化碳地质封存场地稳定性评价规范》（征求意见稿）。二、标准编制原则和确定主要内容的论据（一）编制原则《海域二氧化碳地质封存场地稳定性评价规范》以推进海域咸水层二氧化碳封存场地储盖层稳定性评价技术规范化、标准化为主要目标，结合国内外海域及陆域二氧化碳封存场地稳定性评价的实践经验，按照国家标准编制导则的格式和编制方法，编制规程内容，凝练语言文字，强化条款之间的逻辑关系，着力提升规程的可操作性、规范性。具体原则如下：1.按照GB/T1.1—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》规定编写本规范内容。2.制定的规范贯彻国家的有关方针、政策、法律、法规，标准条款及内容应与现行相关法律法规、引用标准准则之规定保持一致。3.本规范的制定与现场应用实践相结合，充分体现出其科学性、先进性、有效性。4.本规范涉及的程序要点考虑了现场作业情况，具有可操作性。（二）主要内容本文件除前言与引言外，共有包括范围、规范性引用文件、术语和定义、评价目标与一般要求、评价指标筛选与赋分、指标权重计算、稳定性综合评价和封存场地稳定评价报告8个章节。此外，本文件还包含“储盖层稳定性指标评价表”、“权重向量计算公式”和“指标权重计算示例”3个资料性附录以及相关参考文献。1.范围本文件规定了海域咸水层二氧化碳地质封存场地储盖层稳定性评价的要求，描述了对应的评价指标、方法及流程。本文件适用于二氧化碳封存场地筛选阶段对海域咸水层二氧化碳地质封存场地储盖层稳定性进行评价。2.规范性引用文件列出了编制本规程所引用的标准，为《DZ/T0474-2024咸水层二氧化碳地质封存潜力评价技术指南》和ISO27914—2017二氧化碳捕集运输和地质封存—地质封存(Carbondioxidecapture,transportationandgeologicalstorage–Geologicalstorage)。3.术语和定义将本规范涉及需要解释的术语及已存在于其他规范性文件中的相关术语纳入本规范术语与定义部分，根据实际需要，共引用或定义了4个术语，以指导正确理解本规范。4.评价目标与要求明确了海域咸水层二氧化碳地质封存场地储盖层稳定性评价的目标，即为海域咸水层二氧化碳封存工程选址提供依据；给出了稳定性评价的主要要求，描述了评价的流程，包括评价指标筛选与赋分，指标权重计算与稳定性综合评价。5.评价指标筛选与赋分规定了海域咸水层二氧化碳地质封存场地稳定评价指标的分类，指标的筛选原则以及各指标的赋分方法。6.指标权重计算规定了储盖层稳定性评价各必要指标的计算方法为层次分析法(AHP)，描述了层次分析法计算必要指标权重的计算流程，并给出了各计算步骤中所用到的一系列公式与判断方法。7.稳定性综合评价规定了储盖层稳定性综合评价分值的计算方法与公式，并给出了根据评价分值筛选封存场地的方法。8.储盖层稳定性评价报告规定了海域咸水层二氧化碳地质封存场地储盖层稳定性评价报告编写的要求，以便于使用和长期保存。9.资料性附录本部分主要包含“储盖层稳定性指标评价表”、“权重向量计算公式”和“指标权重计算示例”3个资料性附录。其中附录A中列出了“表A.1储盖层稳定性评价必要指标示例”和“储盖层稳定性评价关键指标参考值表”2个附表，主要为储盖层稳定性评价提供指标和相应阈值的参考。附录B列出了三种计算权重向量的方法与相应的计算公式。附录C给出了一个指标权重的计算示例，从构建判断矩阵，权重向量计算和一致性检验三个方面帮助理解权重计算的过程。10.参考文献本文件在起草和编制过程中调研查阅了大量文献资料，此处主要列出了与本文件内容紧密相关的部分专业文献、学术著作及标准资料。（三）确定依据（1）按照GB/T1.1—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》和GB/T20001.5—2017《标准编写规则第5部分：规范标准》确定本标准的框架结构、要素和表述。（2）依据国内外二氧化碳咸水层封存的实践和研究实际情况，确定本规范的要点和内容。海域咸水层二氧化碳封存场地储盖层稳定性评价的方法主要参考国内外咸水层二氧化碳地质封存相关标准和学术研究成果，同时借鉴我国在南黄海盆地、渤海湾盆地等海域开展的二氧化碳地质封存选区工作经验，标准中推荐的评价指标以及各评价指标的取值范围同样参考上述的文献和工作经验进行了合理描述和量化，得出适合海域二氧化碳咸水层封存场地储盖层稳定性评价各指标的合理取值范围及评分标准。同时，标准编制充分参考了DZ/T0474—2024咸水层二氧化碳地质封存潜力评价技术指南、ISO27914—2017二氧化碳捕集运输和地质封存—地质封存(Carbondioxidecapture,transportationandgeologicalstorage–Geologicalstorage)、T/CSES41—2021二氧化碳捕集利用与封存术语和T/CSES71—2022二氧化碳地质利用与封存项目泄漏风险评价规范等国内外标准和相关文献资料，对海域咸水层二氧化碳封存场地储盖层稳定性评价提出了具体的工作流程和要求。（3）学术界和行业意见建议。形成初稿后，在参编单位内部首先进行了意见建议征询，特别是充分吸纳了工作一线的科技人员的意见建议，进而确定并优化了本标准的主体内容。后续进一步在全国范围咨询了学术界和地质、能源、海洋等方面行业专家意见建议，进一步完善标准内容，更加全面的反映学术界和行业的意见建议。（4）国际通用性。为有效促进国际学术交流互鉴，本标准内容充分参考了国内外实践经验和文献资料，确保语言表述习惯和定义表达的一致性和通用性。（5）评价指标阈值主要参考国内外相关标准和研究成果，同时借鉴我国海上CO2地质封存技术的应用经验对各评价指标的合理范围进行描述，并尽可能量化，具体如下：——水深基于我国海上油气田分布、盆地分布、水深线离岸距离等确定。——地热流值参考论文《全球海上CO2封存现状及中国近海机遇与挑战》和标准《二氧化碳陆地封存工程选址指南》T/GSC006—2024确定。——地温梯度海底到储层的平均温度梯度，参考标准《二氧化碳陆地封存工程选址指南》T/GSC006—2024确定。——地层倾角、盖层突破压力、储盖层中断层密度、裂缝发育程度、断面倾角、盖层单层与累积厚度根据我国二氧化碳封存选址的专家推荐值确定。——盖层岩性、盖层分布、储层埋深、盖层渗透率、盖层数量、储层渗透率变异系数参考标准《二氧化碳陆地封存工程选址指南》，T/GSC006—2024和《中国二氧化碳地质储存地质基础及场地地质评价》，刁玉杰《深部咸水层CO2地质储存地质安全性评价方法研究》，赵玉龙等《盐水层CO2封存潜力评价及适应性评价方法研究进展》，Bachu《ScreeningandrankingofsedimentarybasinsforsequestrationofCO2ingeologicalmediainresponsetoclimatechange》。——封存场地内难封堵钻井密度（km-2）根据东海陆架盆地封存项目选区以及二氧化碳封存选址指标专家推荐值确定——封存场地距活动断裂距离封存场地距活动断裂距离一般应大于25km，若低于25km则建议否决。——盖层强度(盖层破裂压力梯度)，依据二氧化碳封存选址专家推荐值确定，若小于0.28MPa/m则盖层强度不够，建议否决。——断距/盖层厚度参考盖层封闭性的文献调研确定，这一指标主要用于评估盖层封闭性，若高于1则表明断层已完全切穿盖层，盖层的连续性被彻底破坏，建议直接否决。（6）在对判断矩阵进行一致性检验时，要使用平均随机一致性指标（RI）参与计算。一般而言，对于低阶判断矩阵（阶数不高于15），其平均随机一致性指标可以查表得到；但对于高阶判断矩阵（阶数高于15时），平均随机一致性指标的值无法直接获取。在稳定性评价中，由于没有对指标进行分级，因此指标的数量很可能超过15个，此时无法对判断矩阵进行一致性检验，此时的高阶平均随机一致性指标的取值根据洪志国等（洪志国，李焱，范植华，等.层次分析法中高阶平均随机一致性指标(RI)的计算.计算机工程与应用,2002,38(12):4）文章确定，最高可到30阶。三、试验验证的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效益、社会效益和生态效益（一）技术论证近年来，海洋地质碳封存工作受到世界沿海国家的高度重视，相关的理论和关键技术，已经开展了大量的研究工作，一批示范工程项目正在实施或规划中。截止到2024年5月底，全球海洋地质碳封存项目共28个。其中：已完成9个，包括挪威Snøhvit、荷兰的荷兰K12-B、日本Tomakomai项目、英国Peterhead项目、WhiteRose项目、DonValley项目、QICS项目、ETIMMV项目和STEMM-CCS项目；正在实施4个、包括挪威的Sleipner项目、澳大利亚Gorgon项目、巴西Lula项目和中国EP15-1项目。另有15个正在规划中，包括挪威的威NorthernLights项目、英国东海岸CCS集群项目、美国休斯顿ShipChannel项目、澳大利亚CarbonNet和中国大亚湾CCS/CCUS集群项目等。通过这些项目，国外积累了大量的经验和技术方法，为全球二氧化碳减排提供了重要的参考和借鉴。2016年，我国原环境保护部（现生态环境部）发布《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南（试行）》，规范和指导二氧化碳捕集、利用与封存项目的环境风险评估工作。目前，我国已开展多项CCUS标准化工作，正在开展一批与碳封存有关的编制工作。如：已发布的行业标准《咸水层二氧化碳地质封存潜力评价技术指南》（DZ/T0474-2024）；4项团体标准《二氧化碳捕集利用与封存术语》（T/CSES41-2021）、《二氧化碳地质利用封存项目泄漏风险评价规范》（T/CSES71-2022）、《二氧化碳封存技术要求》（T/CIET571—2024）、《二氧化碳陆地封存工程选址指南》（T/GSC006-2024）。征求意见中的4项国家标准《二氧化碳捕集运输和地质封存——地质封存》、《二氧化碳地质封存场地评价指标体系》、《咸水层二氧化碳地质封存潜力分类》、《海上CO2咸水层场地封存量评价》（计划号20232494-T-424）、《海上CO2咸水层封存场地适宜性方法》（计划号20232495-T-424）。中国CCUS年度报告（2024）—中国区域二氧化碳地质封存经济可行性研究》的年度报告中，基于国家和地方相关政策要求，充分考虑未来碳价格和二氧化碳地质封存的环境约束，用模拟方法评估了低速背景和强化背景两种情况下2025-2060中国二氧化碳地质封存的经济可行性，计算表明二氧化碳地质封存在我国东部具有较高的封存经济可行性。中国海油在恩平15-1海上石油生产平台上实施我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目经历了研究论证、平台CO2气分离、设备制造、注气井钻探、CO2灌注一系列过程，自2023年6月正式灌注以来已累计灌注二氧化碳近20万吨，预计累计可封存150万吨。2025年05月25日报道：恩平15-1我国首个海上CCUS项目投产，通过一口回注井，以初期8吨/小时的速度注入地下油藏，开创“以碳驱油、以油固碳”的海洋能源循环利用新模式；未来将进一步提高增产降碳能力，二氧化碳回注量将提升至17吨/小时，高峰单井增油量达1.5万吨/年，未来10年将驱动原油增产达20万吨。这标志着中国在海洋CCUS地质封存技术应用上的一个重要里程碑，为未来进一步的技术推广和商业化应用提供了成功的范例。标准编写组成员实际参与了我国海域二氧化碳封存项目以及多个相关标准的编写，是编写组结合国内外CCUS技术研究和示范项目经验制定形成的，可为海洋二氧化碳地质封存示范工程选址评价提供技术规范，具有科学性和技术经济可行性。（二）预期效益根据中国地质调查局《中国海域二氧化碳地质封存潜力评价》（2022）显示，我国海洋地质碳封存潜力巨大、预测潜力达2.58万亿吨。综合分析全行业的CCUS技术应用及其未来的减排需求，预测在实现碳达峰和碳中和目标的背景下，中国的CCUS减排需求将逐步提升。中国CCUS年度报告（2023）预测到2030年中国CCUS减排需求将接近每年1亿吨，到了2040年，该需求预计会达到10亿吨/年左右，2050年将超过20亿吨/年，到2060年将达到大约23.5亿吨/年。中国沿海省市碳排放占全国47%，减排需求按全国的40%，海洋我国海洋地质碳封存对碳减排的贡献到2030年将增加至每年4000万吨，到了2040年达到4亿吨/年，2050年将超过8亿吨/年，到2060年将达到约9.6亿吨/年。本套标准的制定规范了海洋地质碳封存选址相关技术要求，这将有助于中国石油化工集团公司海洋地质封存选址技术体系的建立和示范工程的实施，推动中国海洋地质碳封存技术的发展和产业链的建设，具有重要的经济效益。国际机构对CCUS的碳减排贡献进行了多次评估。根据IPCC在《全球升温1.5℃特别报告》中指出，2030年CCUS的减排量预计在1亿至4亿吨/年之间，2050年则可达到30亿至68亿吨/年。并在可持续发展情景中预测2070年全球实现净零排放时，CCUS将成为第四大贡献技术，累积减排贡献达到15%。国际可再生能源机构（IRENA）在深度脱碳情境下预测，到2050年CCUS将贡献约6%的年度减排量，减排量为27.9亿吨/年。伍德麦肯兹公司在2023年的预测报告中指出，