CO2應用于油氣開采的國內外技術標準分析

張玉 黃俊杰 韓睿婧 李思源 王夢穎 馮玉軍

摘 要：CO2應用于油田開發推動油氣行業快速發展，是雙碳目標順利實現的重要保障。目前CO2應用于油田開發相關技術標準數量較少，難以對新興技術的發展和推廣應用提供支撐。本文篩選了國內外CO2應用于油田開發的技術標準，分析了相關標準的特點與內容，并對我國雙碳目標下CO2應用于油田開發的技術標準制定提出建議。

關鍵詞：CO2，油田開發，標準，綜述

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2023.03.016

“雙碳戰略”是我國實現高質量發展中的重點任務之一，是我國保證能源供應安全、加快經濟結構轉型升級、推進生態文明建設的行動指南。CO2應用于油氣開采是規模化減碳、用碳和固碳的重要途徑[1]，也是CO2捕集、利用和儲存（CCUS）的最大用途。但目前國內外與CO2應用于油氣田開采的相關標準還有待完善，加快推進相關技術的標準化是我國油氣行業高質量發展的迫切需求。

1 引 言

CO2在油氣開采中的應用廣泛，包括CO2提高采收率、CO2壓裂技術、超臨界CO2鉆井、CO2置換開采天然氣水合物等方面，其中CO2在EOR中已得到了規模化的應用。自1956年Shell公司在美國Permain盆地首次進行規模化CO2驅油試驗[2 ，3]以來，歐美許多國家已形成了機理研究、模型構建與油田開發及注采工藝設計、安全監測等一系列的配套技術方法。據統計，到20 20年，美國有142個活躍的CO2-EOR項目，CO2年注入量約為2，989萬噸[2]，年采油量約為1，343萬噸。我國于上世紀60年代初開始進行CO2驅的室內實驗和先導性試驗，90年代首先在大慶油田開展CO2驅提高采收率的實驗研究[4]。21世紀以來，中國開展溫室氣體提高石油采收率的資源化利用及地下埋存的研究，中國石油、中國石化等企業開展了CO2驅現場實驗，獲得了較好的增產效果[5]。雖然CO2在油氣開采過程中具有很大的應用潛力，相關技術也日趨完善，但相應的技術標準還較少。

2 CO2用于油氣開采的相關標準

通過對國際標準化組織（ISO）、美國石油學會（A PI）、挪威石油標準化組織（NORSOK）、政府間氣候變化專門委員會（IPCC）等國際、國外組織機構以及中國國家標準（GB/T，GB）、石油行業標準（SY/T）等國內外標準進行調研，發現已存在上述4方面應用的34項標準。

2.1 CO2應用于油氣開采的國際、國外標準

經檢索，國際、國外有關CO 2應用于油氣開發中的現行技術標準共有24項。標準主要分布在CO2捕獲（4項，包括ISO/ TR 27912：2016、ISO 27919-2：2021等）、CO2運輸（1項，ISO 27913：2016）、CO2埋存（1項，ISO 27914：2017）、排放計算（8項，包括ISO 14064-1：2018、API Publ 4645等）、CCS領域交叉術語（1項，ISO 27917：2017）、CO2-EOR技術（2項，包括ISO 27916：2019、ISO/TR 27923：2022）、腐蝕控制和材料選擇（5項，包括ISO 17348：2016、NORSOK M-0 01等）以及CCUS項目整體風險管理（1項，ISO/TR 27918：2018）。

由此可見，國際、國外標準化組織對排放和計算標準的關注度較高，數量已達8項。有關CO2的防腐標準發行較早，挪威石油標準化組織19 9 7年針對防腐材料的選擇編制了標準NORSOK M-0 01，2 0 0 5 年針對腐蝕率計算制定了標準N O R S O KM-506。政府間氣候變化專門委員會[6]2006年發布的《2006 IPCC guidelines for national greenhousegas inventories》文件，并于2019年進行修訂，該文件針對CCUS技術中CO2的捕集、運輸、利用和埋存等方面提出了技術規范、評價標準以及監測技術要求。ISO/ TC 265是因CCUS領域相關技術的發展應運而生，該標委會對CCUS技術鏈中的捕獲、運輸、儲存、量化與核查、跨領域問題以及CO2-EOR技術進行了明確的工作劃分。雖然CO2捕集、運輸和埋存等方面具有一定標準基礎，但國外有關CO2壓裂、超臨界CO2鉆井等新技術的標準仍存在空缺。

2.2 CO2應用于油氣開采的國內標準

在CO 2應用于油氣開采方面我國相關標準還較少，經統計，共有10項標準屬于該領域，其中國家標準1項、行業標準7項、地方標準2項，主要分布在CO2-EOR技術（4項，包括SY/T 6565 -2018、SY/ T 7440-2019等）、CO2壓裂技術（1項，DB61/ T1189-2018）、CO2防腐設計（2項，包括GB/T 40543-2021、SY/T 7619-2021）和CO2排放計算（3項，包括SH/T 5000-2011、SY/T 7297-2016、DB44/T 1977-2017）等方面。我國CO2應用相關標準的制定比國外晚，其中CO2排放計算標準主要借鑒ISO 14064-1：2006和2006年版IPCC國家溫室氣體排放計量指南，CO2防腐領域GB/T 40543-2021等同采用了ISO17348：2016。

目前國內相關標準供給不足，未能構建起針對CCUS整個技術鏈的標準體系。CO2驅方面，注入過程從設計、注入、油氣集輸處理和自動控制等方面均有相關的技術要求，埋存過程缺乏評價方法。壓裂方面，國內標準大部分為水基壓裂技術相關標準，針對CO2壓裂技術的標準僅陜西省1項地方標準DB61/T 1189-2018，，CO2泡沫壓裂技術和CO2干法壓裂技術的相關標準存在空缺。由于目前超臨界CO2鉆井技術和CO2置換可燃冰技術還多處于理論和實驗研究階段，并未檢索到相關標準。

2.3 國內外標準對比分析

通過比較國內與國際、國外CO2用于油氣開采的技術標準，可以發現，在覆蓋領域、數量上存在一定的差異（見表1）。

（1）從標準的數量上看，國內標準少于國際、國外標準。以防腐標準為例，國外標準中有5項與腐蝕控制和材料選擇有關（標準編號：I S O17348：2016、ISO 17349：2016、ISO 21457：2010、NORSOK M-001、NORSOK M-506），國內與之對應的標準只有2項，分別為1項國家標準GB/ T 40543-2021和1項行業標準SY/T 7619-2021。

（2）從發布時間上看，國內標準晚于相應的國際、國外標準。仍以防腐標準為例，挪威標準NORSOK M-001于1997年首次發布，并進行了4次修訂，國內2項防腐標準均于2021年發布，在此之前并無針對高CO2環境腐蝕控制和材料選擇的相關標準。

（3）從標準的覆蓋領域上看，國際、國外標準涉及防腐、排放、捕獲、EOR、封存等6個方面，在CO2壓裂技術標準方面有所缺失。國外對油氣開發中溫室氣體的排放控制較為重視，防腐標準較為完善，CO2捕獲和封存2個方面的標準具備一定標準基礎。我國標準分布在防腐、排放、EOR、壓裂等方面，在CO2捕獲和封存方面，由于國內外油氣藏不同、CO2的捕獲和封存的條件也不同，無法直接采用國際標準，目前相關標準尚未發布。我國CO2排放和防腐方面均有標準作為支撐，但仍有較大標準需求。對于CO2-EOR方面，國內與國際、國外標準數量相當，但存在一定的技術差異。雖然我國已有1項CO2壓裂技術相關標準，但無法有效支撐油氣開采需要，未來仍需加大相關標準研制力度。

3 CO2應用于油氣開采的相關標準建立的建議

在雙碳目標下，油田開發相關標準應主要圍繞CO2的減排、開發以及利用，同時需要兼顧安全性、環保性、經濟性以及系統性。國家能源局印發《能源碳達峰碳中和標準化提升行動計劃》中針對碳減排標準制定了“能源產業鏈碳減排標準體系建設行動、CCUS標準體系完善與示范行動和能源裝備碳足跡標準體系完善和試點示范行動”3項專項行動[7]。結合國內的應用領域和需求看，應加大力度構建完備的專業標準體系，為地方標準和企業標準提供依據，同時擴大相關標準的覆蓋范圍，使CCUS技術從捕集到埋存的每一個步驟均有相對應的標準作為支撐。

（1）在建全CCUS技術標準時，應著重考慮整個過程中開發、采集、運輸、處理、注入以及封存等關鍵環節的整體性、統一性，做好標準化頂層設計和標準管理體系研究，部分標準空缺如：施工后管理和健康、安全、環境（HSE）管理規范可借鑒相關的國際標準進行補充。充分開展標準比對分析和前期研究，以避免部分標準交叉、滯后以及矛盾等問題，提高標準的質量。

（2）我國油氣藏多為陸相沉積，地質條件復雜，非均質性嚴重，針對注入過程中發生的氣竄現象，化學防竄、改進注采方式等防竄技術標準也成為我國CO2-EOR標準的重要研制方向。針對我國特殊的油田開發問題，亟需相應技術標準的制定，完善適用于我國的CO2應用于油氣開采的標準體系。

（3）對于如超臨界CO2鉆井和CO2置換可燃冰等缺少相應標準規范的新型技術，需要進行廣泛的技術調研和試點研究，同時可以借鑒國內外傳統開發技術標準對其進行補充，為CO2應用于油田開發新技術的發展提供支持。

（4）我國應加強與國際標準組織的溝通與交流，積極參與國際標準的制定與更新，促成我國與其他國家的標準互認，提升我國在國際標準化組織的地位。

4 結 語

CO2在油氣開采中的應用是CCUS中的重要組成部分，中國石化已開始建設10 0萬噸CCUS全產業鏈，中國石油首個碳捕集、封存和利用與提高采收率（CCUS-EOR）工業化示范工程地面方案啟動，中國海油積極推動大亞灣區海上規模化的CCS/CCUS集群研究項目的建設，該項目為全國首個海上千萬噸級CCUS項目，對我國雙碳工作的推進具有重要意義。因此，為確保CCUS技術方案的順利實施，實現油氣行業高質量發展，標準應該先行。

國際上有關CO2開發利用的標準雖然數目有限，但其先進性和系統性仍值得我國借鑒學習，同時，我們應當時刻關注并實質上參與國際上相關標準的制修訂工作。針對國內在CO2-EOR、CO2壓裂以及超臨界CO2鉆井等方面的應用，我們應該擴大相關標準覆蓋范圍，補充技術標準空缺，加快完善適用于我國油氣藏的標準體系。

參考文獻

李陽， 黃文歡， 金勇， 等. 雙碳愿景下中國石化不同油藏類型CO2驅提高采收率技術發展與應用[J]. 油氣藏評價與開發，2021， 11（6）： 793-804.

江懷友， 沈平平， 陳立滇， 等. 北美石油工業二氧化碳提高采收率現狀研究[J]. 中國能源， 2007， 29（7）： 30-34.

江懷友， 沈平平， 盧穎， 等. CO2提高世界油氣資源采收率現狀研究[J]. 特種油氣藏， 2010， 17（02）： 5-10.

謝尚賢， 韓培慧. 大慶油田薩南東部過渡帶注CO2驅油先導性礦場試驗研究[J]. 油氣采收率技術， 1997， 4（3）： 13-19.

計秉玉， 何應付. 中國石化低滲透油藏CO2驅油實踐與認識[J]. 油氣藏評價與開發， 2021， 11（6）： 805-811.

Metz B， Davidson O， De Coninck H C， et al. IPCC specialreport on carbon dioxide capture and storage [M]. Cambridge：Cambridge University Press， 2005.

國家能源局. 國家能源局關于印發《能源碳達峰碳中和標準化提升行動計劃》的通知[A/OL]. （2022-10-09） [2022-10-13]. http：//www.nea.gov.cn/2022-10/09/c_1310668927.htm.