油氣田CCUS 標準體系構建

黃晨直 李雅欣 彭修軍 吳華

摘 要：CO2捕集、利用與封存（CO2 Capture，Utilization and Storage，CCUS）技術是減少碳排放的有效手段之一，是實現(xiàn)中國“雙碳”目標的重要技術保障。CCUS技術發(fā)展、示范項目實施、政策落實等都急需標準化工作支持。本文通過梳理國內外CCUS相關標準，立足油氣田CCUS領域，分析標準化需求，構建了油氣田CCUS標準體系，為開展油氣田CCUS標準規(guī)劃和制修訂工作提供指導。

關鍵詞：油氣田，CCUS，標準化

0 前 言

中國目前正在大力推進CCUS技術，中國石油、中國石化和中國海洋石油等公司分別成立了相關的研究機構，聚焦CCUS發(fā)展的各個環(huán)節(jié)。CCUS涉及捕集、運輸、利用和封存階段等多個環(huán)節(jié)，目前在基礎方法、技術推廣、項目建設與管理、監(jiān)測、風險管理等多個環(huán)節(jié)的標準還處于空白狀態(tài)，影響市場對CCUS技術的接受和項目推廣應用[1]。根據(jù)調研，目前國內外沒有完整的CCUS標準體系，各行業(yè)主要負責各自領域的標準制修訂，而油氣田行業(yè)擁有從捕集、輸送到回注封存的整體CCUS鏈條，所制定的標準體系具有一定的代表性，有助于開展CCUS標準化工作。

1 國內外CCUS標準化現(xiàn)狀

1.1 國際標準

1.1.1 ISO

2011年11月，ISO正式成立二氧化碳捕集、運輸與地質封存（CCS）技術委員會（ISO/TC 265），專門從事該領域的相關國際標準的研究工作。

ISO/TC 265制定的標準基本涵蓋CCUS項目的所有環(huán)節(jié)流程。18項標準中，涉及通用基礎6項，捕集6項，輸送2項，驅油與封存4項。捕集標準占比較高，說明各個國家都比較關注捕集，尤其是在擴大捕集規(guī)模、降低捕集能耗和成本方面，是目前關注的重點。

碳捕集方面，在2022年5月10日，華能清能院牽頭制定的國際標準ISO/AWI 27927《燃燒后CO2捕集吸收溶液的關鍵性能指標及測試方法》正式注冊立項，這是由我國牽頭制定的首部碳捕集領域國際標準，實現(xiàn)了我國碳捕集領域在國際標準工作上“零”的突破。量化和驗證方面，中國石油大學（北京）是ISO-TR-27915《二氧化碳捕集，運輸與地質封存 量化和驗證》的主要起草單位，目前正在起草國家標準《CCUS項目溫室氣體減排量化和核查技術規(guī)范》?？梢钥闯鑫覈鵀镃CUS的國際標準做出了相當大的貢獻。

另外TC67石油天然氣工業(yè)及低碳能源技術委員會發(fā)布的兩項標準，ISO 17348和ISO 13623，分別涉及高含二氧化碳下的井筒材質選擇和二氧化碳管道輸送。

1.1.2 其他國家標準

挪威石油工業(yè)、挪威船級社、美國機械工程師協(xié)會、美國聯(lián)邦法規(guī)、加拿大標準協(xié)會、德國工程師協(xié)會對捕集、輸送和封存發(fā)布了相應標準規(guī)范。俄羅斯針對二氧化碳測定發(fā)布了相應標準。挪威發(fā)布的標準相對較多，也比較全面，支撐了該國大規(guī)模CCS工程項目實施。

1.2 國內標準

2021年3月9日，全國碳排放標準化技術委員會TC548、全國能源基礎與管理標準化委員會TC20、全國環(huán)境管理標準化技術委員會TC207聯(lián)合發(fā)起并成立全國CCUS標準化工作組[2]。工作組由中國標準化研究院、中國石油、中國石化、國家能源投資集團、中國21世紀議程管理中心、中國地質調查局、各大高校等單位的17名負責人和前沿專家學者組成。工作組成立后，暫無實際性工作進展。只有全國環(huán)境管理標準化技術委員會（TC207）正在起草一項CCUS強相關的國家標準《CCUS項目溫室氣體減排量化和核查》。更多的CCUS相關國家標準仍由工作組以外的其他標委會起草發(fā)布。

1.2.1 國家標準

目前已發(fā)布相關國家標準共13項。二氧化碳組分及分析測定共4項；碳捕集溶劑共4項，其中中石化南化院起草2項于全國化學標委會歸口，中石油天研院起草2項于全國天然氣標委會歸口；碳捕集工程設計1項，中石化石油工程設計公司起草；井筒選材1項，中石油管工院起草；碳排放核算3項。

起草中的國家標準共10項。其中碳捕集溶劑1項，中石化起草；碳捕集能耗測定1項，國能起草；碳輸送1項，中石油管工院起草；碳封存1項，中國地質科學院起草；碳排放核算6項，其中《CCUS溫室氣體減排量化和核查技術規(guī)范》由中國石油大學（北京）起草。

1.2.2 行業(yè)及團體標準

行標及團體標準中，共有21項相關標準。其中石油行標9項，涉及碳排放核算、分析檢測、地面集輸、注采、井筒、驅油等；石化行標1項，為管輸設計；機械行業(yè)4項，為碳捕集及存儲；環(huán)境1項，為二氧化碳檢測；團體標準9項，分別為CCUS術語、泄露風險評價和碳捕集。

2 油氣田CCUS標準體系構建

2.1 標準體系邊界范圍

與電力、鋼鐵、水泥等其他行業(yè)的CCUS業(yè)務主要集中在捕集端不同，油氣田CCUS具有從捕集、運輸?shù)交刈⒎獯娴恼w流程鏈條。油氣田屬于油氣行業(yè)上游領域，擁有凈化廠（處理廠）、集輸場站等碳源，已建集輸管道及管道設計建設運行的碳輸送能力，地面回注設施、回注井以及地下封存空間（包括枯竭油氣藏及鹽水層），因此，開展油氣田CCUS標準體系研究，在整個CCUS行業(yè)具備一定代表性。

進一步對油氣田標準體系的范圍進行梳理，油氣田CCUS系統(tǒng)包括以下內容。

（1）捕集二氧化碳的裝置及配套處理設施，如：捕集前后的除雜、提純和壓縮。

（2）輸送設備，包括管道輸送的管道及沿途增壓設施。

（3）回注設施，包括回注井及地面配套的接收設施或儲罐，以及采出氣分離、循環(huán)注入。

（4）地下部分，包括地質封存場所、潛在泄漏點、蓋層、圈閉、驅油提高采收率等。

由于技術成熟度、專業(yè)領域等原因，輸送方面不包括車運、船運，利用與封存方面不包括除驅油、驅氣外的其他地質利用，也不包括化工、生物、礦化等利用途徑。油氣田CCUS/CCS系統(tǒng)的上游界面是含碳原料氣進入二氧化碳捕集系統(tǒng)的進口處，下游界面是二氧化碳從捕集、輸送、回注及封存系統(tǒng)中逸散及泄露。包括含碳原料氣的組成、分析，以及系統(tǒng)逸散泄漏的碳排放量。

2.2 油氣田CCUS體系框架

根據(jù)專業(yè)分類和層級劃分的原則[3]，將油氣田CCUS體系框架縱向上共劃分3個層次，包括：第一層：通用基礎標準；第二層：專業(yè)技術通用標準；第三層：專業(yè)技術標準；橫向上共劃分3個專業(yè)技術標準大類、10個專業(yè)技術標準門類。專業(yè)技術標準包括：二氧化碳捕集、二氧化碳輸送、二氧化碳驅油與封存3個大類，物料流、設備與選材、工藝工程、立項設計、建設驗收、運行維護、完整性管理、地質及油氣藏工程、井筒工程、回注及地面工程等10個專業(yè)門類。

2.3 油氣田CCUS標準體系明細表

將現(xiàn)有標準按照油氣田CCUS體系框架中的專業(yè)和層級進行歸類，并進一步分析現(xiàn)有標準的適應性，提出標準的制修訂建議，將已有標準和擬制定標準匯總，形成油氣田CCUS標準體系明細表。

由于油氣田CCUS標準和石油天然氣行業(yè)相關標準有一定相關性，大部分現(xiàn)有石油天然氣標準可以直接使用，如果將石油天然氣標準全部納入本體系，標準數(shù)量將過多，因此，此次油氣田CCUS標準體系表編制，參考頁巖氣標準體系和儲氣庫標準體系，只納入與CCUS強相關的標準，以減少標準數(shù)量。

最終納入體系表的標準數(shù)量：國標42項、行標46項、企標41項，合計129項。通用基礎21項、碳捕集30項、碳輸送30項、驅油與封存48項。經過對標準體系的深入分析研究，結合油氣田CCUS業(yè)務發(fā)展和生產運行管理需要，共提出標準制修訂建議82條，其中制定56條，修訂26條。

3 結 語

標準體系的初步建立為進一步的優(yōu)化完善提供了前提和基礎，基本滿足油氣田CCUS相關工作的開展需求，作為頂層設計可以較好指導CCUS標準化工作開展，也為下一步標準制修訂計劃提供了依據(jù)。

但由于油氣田CCUS工程是涵蓋多領域多專業(yè)的較新業(yè)務，涉及專業(yè)跨度大、管理流程多、地區(qū)差異明顯。需要在標準體系循環(huán)完善過程中，結合各相關專業(yè)的運行管理部門和現(xiàn)場操作單位運行維護管理需求，進一步優(yōu)化、完善制修訂建議。

參考文獻

甘滿光，張力為，李小春，等.歐洲CCUS技術發(fā)展現(xiàn)狀及對我國的啟示[J].熱力發(fā)電，2023，52（04）：1-13.

宋陽，何少林，薛華，等.二氧化碳捕集、地質利用與封存項目環(huán)境管理研究[J].中國環(huán)境管理，2022，14（05）：28-36.

GB/T 13016-2009，標準體系表編制原則和要求[S]．