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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，分析了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的特點與內(nèi)容，并對我國雙碳目標(biāo)下CO2應(yīng)用于油田開發(fā)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定提出建議。

關(guān)鍵詞：CO2，油田開發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)，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)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(nèi)外與CO2應(yīng)用于油氣田開采的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還有待完善，加快推進相關(guān)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)還較少。

2 CO2用于油氣開采的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

通過對國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、美國石油學(xué)會（A PI）、挪威石油標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)（GB/T，GB）、石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SY/T）等國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)進行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)已存在上述4方面應(yīng)用的34項標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 CO2應(yīng)用于油氣開采的國際、國外標(biāo)準(zhǔn)

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(biāo)準(zhǔn)共有24項。標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)險管理（1項，ISO/TR 27918：2018）。

由此可見，國際、國外標(biāo)準(zhǔn)化組織對排放和計算標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注度較高，數(shù)量已達8項。有關(guān)CO2的防腐標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行較早，挪威石油標(biāo)準(zhǔn)化組織19 9 7年針對防腐材料的選擇編制了標(biāo)準(zhǔn)NORSOK M-0 01，2 0 0 5 年針對腐蝕率計算制定了標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)仍存在空缺。

2.2 CO2應(yīng)用于油氣開采的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

在CO 2應(yīng)用于油氣開采方面我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還較少，經(jīng)統(tǒng)計，共有10項標(biāo)準(zhǔn)屬于該領(lǐng)域，其中國家標(biāo)準(zhǔn)1項、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)7項、地方標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的制定比國外晚，其中CO2排放計算標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)供給不足，未能構(gòu)建起針對CCUS整個技術(shù)鏈的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)大部分為水基壓裂技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，針對CO2壓裂技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)僅陜西省1項地方標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。

2.3 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量上看，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)少于國際、國外標(biāo)準(zhǔn)。以防腐標(biāo)準(zhǔn)為例，國外標(biāo)準(zhǔn)中有5項與腐蝕控制和材料選擇有關(guān)（標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)只有2項，分別為1項國家標(biāo)準(zhǔn)GB/ T 40543-2021和1項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 7619-2021。

（2）從發(fā)布時間上看，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)晚于相應(yīng)的國際、國外標(biāo)準(zhǔn)。仍以防腐標(biāo)準(zhǔn)為例，挪威標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。

（3）從標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋領(lǐng)域上看，國際、國外標(biāo)準(zhǔn)涉及防腐、排放、捕獲、EOR、封存等6個方面，在CO2壓裂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)較為完善，CO2捕獲和封存2個方面的標(biāo)準(zhǔn)具備一定標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)。我國標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚未發(fā)布。我國CO2排放和防腐方面均有標(biāo)準(zhǔn)作為支撐，但仍有較大標(biāo)準(zhǔn)需求。對于CO2-EOR方面，國內(nèi)與國際、國外標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量相當(dāng)，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(biāo)準(zhǔn)，但無法有效支撐油氣開采需要，未來仍需加大相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制力度。

3 CO2應(yīng)用于油氣開采的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立的建議

在雙碳目標(biāo)下，油田開發(fā)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化提升行動計劃》中針對碳減排標(biāo)準(zhǔn)制定了“能源產(chǎn)業(yè)鏈碳減排標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)行動、CCUS標(biāo)準(zhǔn)體系完善與示范行動和能源裝備碳足跡標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)體系，為地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，同時擴大相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)作為支撐。

（1）在建全CCUS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化頂層設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)管理體系研究，部分標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)進行補充。充分開展標(biāo)準(zhǔn)比對分析和前期研究，以避免部分標(biāo)準(zhǔn)交叉、滯后以及矛盾等問題，提高標(biāo)準(zhǔn)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(yán)重，針對注入過程中發(fā)生的氣竄現(xiàn)象，化學(xué)防竄、改進注采方式等防竄技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也成為我國CO2-EOR標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的制定，完善適用于我國的CO2應(yīng)用于油氣開采的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)組織的溝通與交流，積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)的制定與更新，促成我國與其他國家的標(biāo)準(zhǔn)互認(rèn)，提升我國在國際標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該先行。

國際上有關(guān)CO2開發(fā)利用的標(biāo)準(zhǔn)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(xué)習(xí)，同時，我們應(yīng)當(dāng)時刻關(guān)注并實質(zhì)上參與國際上相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)覆蓋范圍，補充技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)空缺，加快完善適用于我國油氣藏的標(biāo)準(zhǔn)體系。

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