摘要 ：二氧化碳捕集與地質(zhì)封存(CCGS)技術(shù)對二氧化碳減排工作具有重要意義。二氧化碳地質(zhì)封存所能實現(xiàn)的減排效果，首先需要對封存區(qū)域的地質(zhì)封存潛力進行準確的評估。本文綜述了二氧化碳地質(zhì)封存金字塔概念及地質(zhì)封存規(guī)模和尺度劃分方法。二氧化碳地質(zhì)封存金字塔分為理論封存能力、有效封存能力、實際封存能力和匹配封存能力四個遞進的層級。封存規(guī)模和尺度可劃分為國家級、盆地級、區(qū)域級和局部級。封存層級和尺度的劃分是開展二氧化碳地質(zhì)封存評估的前提和必要條件。

　　關(guān)鍵詞 ：二氧化碳 ;封存金字塔 ;地質(zhì)封存評估

　　1　封存潛力金字塔

　　二氧化碳地質(zhì)封存能力可以被概念化為一個資源金字塔，分為理論封存能力、有效封存能力、可執(zhí)行封存能力和匹配封存能力四個遞進的層級，如圖 1 所示。與封存能力測算有關(guān)的地質(zhì)和經(jīng)濟不確定程度占據(jù)金字塔上的不同位置。

　　1.1　理論封存能力理論封存能力代表了地質(zhì)系統(tǒng)能夠承受的物理極限。它假設(shè)了地層中所有的空間都是可以用于二氧化碳封存的這樣一個前提，即二氧化碳充滿孔隙空間，或最大化溶解于地層流體，或 100% 的吸附于整個煤層。理論封存能力代表了封存能力評估的上限，但這是一個不切實際的數(shù)據(jù)，因為在實際操作中經(jīng)常會受到物理、技術(shù)、法規(guī)和經(jīng)濟界限等多種因素的影響。

　　1.2　有效封存能力有效封存能力也稱作可實現(xiàn)的封存能力，是理論封存能力的一個子集。它是通過一定的地質(zhì)和工程技術(shù)能夠獲得的封存能力，也充分考慮了部分物理上可行的理論封存能力。有效封存能力會因獲得了新的數(shù)據(jù)或者認知而發(fā)生改變，因此具有不確定性。

　　1.3　可執(zhí)行封存能力可執(zhí)行封存能力是有效封存能力的一個子集。可執(zhí)行封存能力考慮了技術(shù)、法律法規(guī)、基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟界限等對封存能力的影響。可執(zhí)行封存能力會因技術(shù)、政策、法規(guī)和經(jīng)濟情況的改變而發(fā)生變化。可執(zhí)行封存能力類似于礦業(yè)中儲量的概念，也具有一定的不確定性。

　　2　評估規(guī)模與尺度

　　開展二氧化碳封存過程中，應(yīng)用于二氧化碳封存能力評估的方法，以及必需的數(shù)據(jù)在類型和級別等細節(jié)上的差異，決定了地質(zhì)封存評估的規(guī)模和尺度。實際操作中，可以將地質(zhì)封存評估從四個規(guī)模與尺度展開。

　　2.1　國家級評估國家級評估是最高級別的評估，是在一個連續(xù)的行政(國家)地理區(qū)域內(nèi)，常包含多個沉積盆地或不同行政區(qū)域的部分盆地開展的評估。這項評估將確定某個國家是否具有充足的二氧化碳封存能力，哪些類型的封存是可行的，以及存在哪些挑戰(zhàn)或風險，但不必量化國家級封存潛力。國家級評估對數(shù)據(jù)的要求最低，多使用來自于公開領(lǐng)域的數(shù)據(jù)。大多數(shù)情況下，這種評估是識別一個國家的沉積盆地是否具有較好的封存潛力，從而建立未來的研究目標和方向。

　　2.2　盆地級評估盆地級評估是較國家級評估更精細的一個評估級別。它關(guān)注的是一個特定盆地，評價并量化其封存潛力，同時確定最好的(或有前景的)二氧化碳封存區(qū)域與場地及其類型，通常也會涉及到盆地內(nèi)或盆地周邊主要的二氧化碳源。該級別的評估需要更多的數(shù)據(jù)分類和詳細程度更高的區(qū)域評價，關(guān)注的常是特定類型的封存，如僅關(guān)注油氣儲層。在加拿大阿爾伯塔省和威利斯頓盆地的石油和天然氣儲層 [2]、澳大利亞的海燕子盆地 [3] 等均開展了盆地級的封存潛力評估工作。

　　2.3　區(qū)域級評估區(qū)域級評估是針對沉積盆地上連續(xù)區(qū)域的評價，可定義為存在大規(guī)模二氧化碳碳源和已知的大規(guī)模二氧化碳封存潛力區(qū)。區(qū)域級評估有助于二氧化碳封存場地的識別，并可以為二氧化碳長期注入提供評估框架。例如，在加拿大威利斯頓盆地開展的韋本項目評價了 200 km×200 km 區(qū)域范圍的二氧化碳地質(zhì)封存能力 [3]。

　　3　結(jié)論

　　二氧化碳地質(zhì)封存金字塔分為理論封存能力、有效封存能力、實際封存能力、匹配封存能力四個遞進的層級，封存規(guī)模和尺度可劃分為國家級、盆地級、區(qū)域級、局部級，隨著區(qū)塊范圍和沉積層序的增大，評估對詳細級別和數(shù)據(jù)精確度的需求降低。國家級和盆地級的評估多是政府機構(gòu)用于寬泛的評價二氧化碳封存潛力和建立未來方向的方法。區(qū)域級評價往往由政府機構(gòu)或工業(yè)單位根據(jù)規(guī)模和目標來開展評估。局部級的評估則多是企業(yè)為封存場地選擇、許可、設(shè)計和建設(shè)做的前期準備。總體而言，封存層級和尺度的劃分是開展二氧化碳地質(zhì)封存評估的前提。

　　參考文獻 ：

　　[1] CSLF (Carbon Sequestration Leadership Forum), 2005: A taskforce for review and development of standards with regards to storage capacity measurement; CSLF-T-2005-9 15, August 2005,16.

　　[2] Bachu, S. and J.C. Shaw, 2005:CO2 storage in oil and gas reservoirs in western Canada: effect of aquifers, potential for CO2-flood enhanced oil recovery and practical capacity. In: Proceedings of the 7th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, Volume 1: PeerReviewed Papers and Overviews, (E.S. Rubin, D.W. Keith and C.F. Gilboy, eds.), Elsevier, 361~369.

　　《二氧化碳地質(zhì)封存層級和尺度劃分標準探討》來源：《中國石油和化工標準與質(zhì)量》，作者：梁凱強 ，王宏 ，楊紅 ，康宇龍 ，李珊珊。