張玉 黃俊杰 韓睿婧 李思源 王夢穎 馮玉軍

摘 要：CO2應(yīng)用于油田開發(fā)推動油氣行業(yè)快速發(fā)展，是雙碳目標順利實現(xiàn)的重要保障。目前CO2應(yīng)用于油田開發(fā)相關(guān)技術(shù)標準數(shù)量較少，難以對新興技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用提供支撐。本文篩選了國內(nèi)外CO2應(yīng)用于油田開發(fā)的技術(shù)標準，分析了相關(guān)標準的特點與內(nèi)容，并對我國雙碳目標下CO2應(yīng)用于油田開發(fā)的技術(shù)標準制定提出建議。

關(guān)鍵詞：CO2，油田開發(fā)，標準，綜述

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

“雙碳戰(zhàn)略”是我國實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展中的重點任務(wù)之一，是我國保證能源供應(yīng)安全、加快經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級、推進生態(tài)文明建設(shè)的行動指南。CO2應(yīng)用于油氣開采是規(guī)?；瘻p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(nèi)外與CO2應(yīng)用于油氣田開采的相關(guān)標準還有待完善，加快推進相關(guān)技術(shù)的標準化是我國油氣行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的迫切需求。

1 引 言

CO2在油氣開采中的應(yīng)用廣泛，包括CO2提高采收率、CO2壓裂技術(shù)、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(guī)?；膽?yīng)用。自1956年Shell公司在美國Permain盆地首次進行規(guī)?；疌O2驅(qū)油試驗[2 ，3]以來，歐美許多國家已形成了機理研究、模型構(gòu)建與油田開發(fā)及注采工藝設(shè)計、安全監(jiān)測等一系列的配套技術(shù)方法。據(jù)統(tǒng)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(qū)的室內(nèi)實驗和先導(dǎo)性試驗，90年代首先在大慶油田開展CO2驅(qū)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(yè)開展了CO2驅(qū)現(xiàn)場實驗，獲得了較好的增產(chǎn)效果[5]。雖然CO2在油氣開采過程中具有很大的應(yīng)用潛力，相關(guān)技術(shù)也日趨完善，但相應(yīng)的技術(shù)標準還較少。

2 CO2用于油氣開采的相關(guān)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(gòu)以及中國國家標準（GB/T，GB）、石油行業(yè)標準（SY/T）等國內(nèi)外標準進行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)已存在上述4方面應(yīng)用的34項標準。

2.1 CO2應(yīng)用于油氣開采的國際、國外標準

經(jīng)檢索，國際、國外有關(guān)CO 2應(yīng)用于油氣開發(fā)中的現(xiàn)行技術(shù)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(lǐng)域交叉術(shù)語（1項，ISO 27917：2017）、CO2-EOR技術(shù)（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(guān)注度較高，數(shù)量已達8項。有關(guān)CO2的防腐標準發(fā)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(fā)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(shù)中CO2的捕集、運輸、利用和埋存等方面提出了技術(shù)規(guī)范、評價標準以及監(jiān)測技術(shù)要求。ISO/ TC 265是因CCUS領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運而生，該標委會對CCUS技術(shù)鏈中的捕獲、運輸、儲存、量化與核查、跨領(lǐng)域問題以及CO2-EOR技術(shù)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(chǔ)，但國外有關(guān)CO2壓裂、超臨界CO2鉆井等新技術(shù)的標準仍存在空缺。

2.2 CO2應(yīng)用于油氣開采的國內(nèi)標準

在CO 2應(yīng)用于油氣開采方面我國相關(guān)標準還較少，經(jīng)統(tǒng)計，共有10項標準屬于該領(lǐng)域，其中國家標準1項、行業(yè)標準7項、地方標準2項，主要分布在CO2-EOR技術(shù)（4項，包括SY/T 6565 -2018、SY/ T 7440-2019等）、CO2壓裂技術(shù)（1項，DB61/ T1189-2018）、CO2防腐設(shè)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(yīng)用相關(guān)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(lǐng)域GB/T 40543-2021等同采用了ISO17348：2016。

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

2.3 國內(nèi)外標準對比分析

通過比較國內(nèi)與國際、國外CO2用于油氣開采的技術(shù)標準，可以發(fā)現(xiàn)，在覆蓋領(lǐng)域、數(shù)量上存在一定的差異（見表1）。

（1）從標準的數(shù)量上看，國內(nèi)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(guān)（標準編號：I S O17348：2016、ISO 17349：2016、ISO 21457：2010、NORSOK M-001、NORSOK M-506），國內(nèi)與之對應(yīng)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(yè)標準SY/T 7619-2021。

（2）從發(fā)布時間上看，國內(nèi)標準晚于相應(yīng)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(fā)布，并進行了4次修訂，國內(nèi)2項防腐標準均于2021年發(fā)布，在此之前并無針對高CO2環(huán)境腐蝕控制和材料選擇的相關(guān)標準。

（3）從標準的覆蓋領(lǐng)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(shù)標準方面有所缺失。國外對油氣開發(fā)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(chǔ)。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(nèi)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(guān)標準尚未發(fā)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(nèi)與國際、國外標準數(shù)量相當，但存在一定的技術(shù)差異。雖然我國已有1項CO2壓裂技術(shù)相關(guān)標準，但無法有效支撐油氣開采需要，未來仍需加大相關(guān)標準研制力度。

3 CO2應(yīng)用于油氣開采的相關(guān)標準建立的建議

在雙碳目標下，油田開發(fā)相關(guān)標準應(yīng)主要圍繞CO2的減排、開發(fā)以及利用，同時需要兼顧安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟性以及系統(tǒng)性。國家能源局印發(fā)《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(chǎn)業(yè)鏈碳減排標準體系建設(shè)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(jié)合國內(nèi)的應(yīng)用領(lǐng)域和需求看，應(yīng)加大力度構(gòu)建完備的專業(yè)標準體系，為地方標準和企業(yè)標準提供依據(jù)，同時擴大相關(guān)標準的覆蓋范圍，使CCUS技術(shù)從捕集到埋存的每一個步驟均有相對應(yīng)的標準作為支撐。

（1）在建全CCUS技術(shù)標準時，應(yīng)著重考慮整個過程中開發(fā)、采集、運輸、處理、注入以及封存等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的整體性、統(tǒng)一性，做好標準化頂層設(shè)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(huán)境（HSE）管理規(guī)范可借鑒相關(guān)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(zhì)量。

（2）我國油氣藏多為陸相沉積，地質(zhì)條件復(fù)雜，非均質(zhì)性嚴重，針對注入過程中發(fā)生的氣竄現(xiàn)象，化學防竄、改進注采方式等防竄技術(shù)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(fā)問題，亟需相應(yīng)技術(shù)標準的制定，完善適用于我國的CO2應(yīng)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(yīng)標準規(guī)范的新型技術(shù)，需要進行廣泛的技術(shù)調(diào)研和試點研究，同時可以借鑒國內(nèi)外傳統(tǒng)開發(fā)技術(shù)標準對其進行補充，為CO2應(yīng)用于油田開發(fā)新技術(shù)的發(fā)展提供支持。

（4）我國應(yīng)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(jié) 語

CO2在油氣開采中的應(yīng)用是CCUS中的重要組成部分，中國石化已開始建設(shè)10 0萬噸CCUS全產(chǎn)業(yè)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(yè)化示范工程地面方案啟動，中國海油積極推動大亞灣區(qū)海上規(guī)?；腃CS/CCUS集群研究項目的建設(shè)，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(shù)方案的順利實施，實現(xiàn)油氣行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，標準應(yīng)該先行。

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

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