油氣田CCUS 標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)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(shù)是減少碳排放的有效手段之一，是實現(xiàn)中國“雙碳”目標(biāo)的重要技術(shù)保障。CCUS技術(shù)發(fā)展、示范項目實施、政策落實等都急需標(biāo)準(zhǔn)化工作支持。本文通過梳理國內(nèi)外CCUS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，立足油氣田CCUS領(lǐng)域，分析標(biāo)準(zhǔn)化需求，構(gòu)建了油氣田CCUS標(biāo)準(zhǔn)體系，為開展油氣田CCUS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃和制修訂工作提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：油氣田，CCUS，標(biāo)準(zhǔn)化

0 前 言

中國目前正在大力推進(jìn)CCUS技術(shù)，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(guān)的研究機(jī)構(gòu)，聚焦CCUS發(fā)展的各個環(huán)節(jié)。CCUS涉及捕集、運(yùn)輸、利用和封存階段等多個環(huán)節(jié)，目前在基礎(chǔ)方法、技術(shù)推廣、項目建設(shè)與管理、監(jiān)測、風(fēng)險管理等多個環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)還處于空白狀態(tài)，影響市場對CCUS技術(shù)的接受和項目推廣應(yīng)用[1]。根據(jù)調(diào)研，目前國內(nèi)外沒有完整的CCUS標(biāo)準(zhǔn)體系，各行業(yè)主要負(fù)責(zé)各自領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)體系具有一定的代表性，有助于開展CCUS標(biāo)準(zhǔn)化工作。

1 國內(nèi)外CCUS標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

1.1 國際標(biāo)準(zhǔn)

1.1.1 ISO

2011年11月，ISO正式成立二氧化碳捕集、運(yùn)輸與地質(zhì)封存（CCS）技術(shù)委員會（ISO/TC 265），專門從事該領(lǐng)域的相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的研究工作。

ISO/TC 265制定的標(biāo)準(zhǔn)基本涵蓋CCUS項目的所有環(huán)節(jié)流程。18項標(biāo)準(zhǔn)中，涉及通用基礎(chǔ)6項，捕集6項，輸送2項，驅(qū)油與封存4項。捕集標(biāo)準(zhǔn)占比較高，說明各個國家都比較關(guān)注捕集，尤其是在擴(kuò)大捕集規(guī)模、降低捕集能耗和成本方面，是目前關(guān)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(biāo)準(zhǔn)ISO/AWI 27927《燃燒后CO2捕集吸收溶液的關(guān)鍵性能指標(biāo)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(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了我國碳捕集領(lǐng)域在國際標(biāo)準(zhǔn)工作上“零”的突破。量化和驗證方面，中國石油大學(xué)（北京）是ISO-TR-27915《二氧化碳捕集，運(yùn)輸與地質(zhì)封存 量化和驗證》的主要起草單位，目前正在起草國家標(biāo)準(zhǔn)《CCUS項目溫室氣體減排量化和核查技術(shù)規(guī)范》。可以看出我國為CCUS的國際標(biāo)準(zhǔn)做出了相當(dāng)大的貢獻(xiàn)。

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

1.1.2 其他國家標(biāo)準(zhǔn)

挪威石油工業(yè)、挪威船級社、美國機(jī)械工程師協(xié)會、美國聯(lián)邦法規(guī)、加拿大標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。俄羅斯針對二氧化碳測定發(fā)布了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。挪威發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

2021年3月9日，全國碳排放標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會TC548、全國能源基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化委員會TC20、全國環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會TC207聯(lián)合發(fā)起并成立全國CCUS標(biāo)準(zhǔn)化工作組[2]。工作組由中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院、中國石油、中國石化、國家能源投資集團(tuán)、中國21世紀(jì)議程管理中心、中國地質(zhì)調(diào)查局、各大高校等單位的17名負(fù)責(zé)人和前沿專家學(xué)者組成。工作組成立后，暫無實際性工作進(jìn)展。只有全國環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（TC207）正在起草一項CCUS強(qiáng)相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)《CCUS項目溫室氣體減排量化和核查》。更多的CCUS相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)仍由工作組以外的其他標(biāo)委會起草發(fā)布。

1.2.1 國家標(biāo)準(zhǔn)

目前已發(fā)布相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)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(xué)標(biāo)委會歸口，中石油天研院起草2項于全國天然氣標(biāo)委會歸口；碳捕集工程設(shè)計1項，中石化石油工程設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)科學(xué)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(shù)規(guī)范》由中國石油大學(xué)（北京）起草。

1.2.2 行業(yè)及團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

行標(biāo)及團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中，共有21項相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其中石油行標(biāo)9項，涉及碳排放核算、分析檢測、地面集輸、注采、井筒、驅(qū)油等；石化行標(biāo)1項，為管輸設(shè)計；機(jī)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(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)9項，分別為CCUS術(shù)語、泄露風(fēng)險評價和碳捕集。

2 油氣田CCUS標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建

2.1 標(biāo)準(zhǔn)體系邊界范圍

與電力、鋼鐵、水泥等其他行業(yè)的CCUS業(yè)務(wù)主要集中在捕集端不同，油氣田CCUS具有從捕集、運(yùn)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(lǐng)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(shè)計建設(shè)運(yùn)行的碳輸送能力，地面回注設(shè)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(biāo)準(zhǔn)體系研究，在整個CCUS行業(yè)具備一定代表性。

進(jìn)一步對油氣田標(biāo)準(zhǔn)體系的范圍進(jìn)行梳理，油氣田CCUS系統(tǒng)包括以下內(nèi)容。

（1）捕集二氧化碳的裝置及配套處理設(shè)施，如：捕集前后的除雜、提純和壓縮。

（2）輸送設(shè)備，包括管道輸送的管道及沿途增壓設(shè)施。

（3）回注設(shè)施，包括回注井及地面配套的接收設(shè)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(zhì)封存場所、潛在泄漏點、蓋層、圈閉、驅(qū)油提高采收率等。

由于技術(shù)成熟度、專業(yè)領(lǐng)域等原因，輸送方面不包括車運(yùn)、船運(yùn)，利用與封存方面不包括除驅(qū)油、驅(qū)氣外的其他地質(zhì)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(jìn)入二氧化碳捕集系統(tǒng)的進(jìn)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(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)；第二層：專業(yè)技術(shù)通用標(biāo)準(zhǔn)；第三層：專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；橫向上共劃分3個專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)大類、10個專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)門類。專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括：二氧化碳捕集、二氧化碳輸送、二氧化碳驅(qū)油與封存3個大類，物料流、設(shè)備與選材、工藝工程、立項設(shè)計、建設(shè)驗收、運(yùn)行維護(hù)、完整性管理、地質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)體系明細(xì)表

將現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)按照油氣田CCUS體系框架中的專業(yè)和層級進(jìn)行歸類，并進(jìn)一步分析現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性，提出標(biāo)準(zhǔn)的制修訂建議，將已有標(biāo)準(zhǔn)和擬制定標(biāo)準(zhǔn)匯總，形成油氣田CCUS標(biāo)準(zhǔn)體系明細(xì)表。

由于油氣田CCUS標(biāo)準(zhǔn)和石油天然氣行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有一定相關(guān)性，大部分現(xiàn)有石油天然氣標(biāo)準(zhǔn)可以直接使用，如果將石油天然氣標(biāo)準(zhǔn)全部納入本體系，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量將過多，因此，此次油氣田CCUS標(biāo)準(zhǔn)體系表編制，參考頁巖氣標(biāo)準(zhǔn)體系和儲氣庫標(biāo)準(zhǔn)體系，只納入與CCUS強(qiáng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，以減少標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量。

最終納入體系表的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量：國標(biāo)42項、行標(biāo)46項、企標(biāo)41項，合計129項。通用基礎(chǔ)21項、碳捕集30項、碳輸送30項、驅(qū)油與封存48項。經(jīng)過對標(biāo)準(zhǔn)體系的深入分析研究，結(jié)合油氣田CCUS業(yè)務(wù)發(fā)展和生產(chǎn)運(yùn)行管理需要，共提出標(biāo)準(zhǔn)制修訂建議82條，其中制定56條，修訂26條。

3 結(jié) 語

標(biāo)準(zhǔn)體系的初步建立為進(jìn)一步的優(yōu)化完善提供了前提和基礎(chǔ)，基本滿足油氣田CCUS相關(guān)工作的開展需求，作為頂層設(shè)計可以較好指導(dǎo)CCUS標(biāo)準(zhǔn)化工作開展，也為下一步標(biāo)準(zhǔn)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(lǐng)域多專業(yè)的較新業(yè)務(wù)，涉及專業(yè)跨度大、管理流程多、地區(qū)差異明顯。需要在標(biāo)準(zhǔn)體系循環(huán)完善過程中，結(jié)合各相關(guān)專業(yè)的運(yùn)行管理部門和現(xiàn)場操作單位運(yùn)行維護(hù)管理需求，進(jìn)一步優(yōu)化、完善制修訂建議。

參考文獻(xiàn)

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GB/T 13016-2009，標(biāo)準(zhǔn)體系表編制原則和要求[S]．