GB/T 46559-2025 二氧化碳地质封存场地评价指标体系

　　ICS 07. 060 CCS D 10

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 46559—2025

　　二氧化碳地质封存场地评价指标体系

　　Index system forsiteassessmentofgeologiccarbon dioxidestorage

　　2025-12-02发布 2026-07-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 46559—2025

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 总则 2

　　5 评价指标体系 2

　　6 数据要求 6

　　7 评价方法 7

　　附录 A (资料性) 可行性阶段指标说明与取值依据 8

　　附录 B (资料性) 初勘阶段指标说明与分级依据 11

　　附录 C (资料性) 详勘阶段指标说明与评价参考依据 15

　　参考文献 17

　　Ⅰ

　　GB/T 46559—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中华人民共和国 自然资源部提出 。

　　本文件由全国 自然资源与国土空间规划标准化技术委员会(SAC/TC93)归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国地质科学院 、陕西延长石油(集团)有限责任公司 、北京聚风光科技有限公司 、中国地质科学院地质研究所 、中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司 、洲际海峡能源科技有限公司 、济南大学 、北京师范大学 、湖北工业大学 。

　　本文件主要起草人 :何庆 成 、李 采 、郭 朝 斌 、王 香 增 、王 金 生 、魏 登 峰 、梁 全 胜 、刘 瑛 、杨 红 、曲 军 峰 、杨利超 、王静 、杨勇 、吕广忠 、曹小朋 、李冰南 、徐军祥 、胡立堂 、左锐 、李毅 、房浩 。

　　Ⅲ

　　GB/T 46559—2025

　　引 言

　　二氧化碳地质封存是有效减少向大气中排放二氧化碳的重要措施 。二氧化碳地质封存场地评价是保障二氧化碳地质封 存 安 全 的 基 础 工 作 。 目 前 , 广 泛 认 同 可 用 于 二 氧 化 碳 地 质 封 存 的 地 质 体 主 要 有3类 :咸水层 、枯竭油气藏及不可开采煤层 ,其中枯竭油气藏和咸水层的二氧化碳地质封存经过数十年的实践 ,封存场地评价要素指标已积累丰富经验 。为了科学 、规范地开展二氧化碳地质封存场地评价 ,推动相关技术的普及与发展 ,促进二氧化碳地质封存合理选址,保障封存安全 ,促进绿色低碳可持续发展 ,特制定本文件 。

　　Ⅳ

　　GB/T 46559—2025

　　二氧化碳地质封存场地评价指标体系

　　1 范围

　　本文件确立了二氧化碳(CO2 )地质封存场地的评价指标体系 ,规定了数据要求 、描述了相应的评价方法 。

　　本文件适用于陆域及近海地区以深部咸水层和枯竭油气藏等地层为储层的二氧化碳地质封存场地评价指标选择 。

　　2 规范性引用文件

　　本文件没有规范性引用文件 。

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　二氧化碳地质封存 geologiccarbon dioxidestorage

　　通过工程技术手段将捕集的二氧化碳直接注入至地下深部咸水层 、枯竭油气藏等地层中 ,实现二氧化碳与大气长期隔绝的过程 。

　　3.2

　　二氧化碳地质封存场地 a site forgeologiccarbon dioxidestorage

　　实施二氧化碳地质封存(3. 1)的物理空间 。

　　注 : 包括封存二氧化碳的地层 、建设二氧化碳封存项目所需工程设施以及为项目提供环境安全保障的必要区域 。 3.3

　　项目封存目标 theexpected storagegoal

　　在一定时期内需要注入的二氧化碳质量目标值 。

　　注 : 包括总注入量和单位时间注入量 ,并且在注入期内及项目关闭之后 10000年内 ,二氧化碳每年从封存场地泄漏的量不超过已注入量的 0. 001% 。

　　3.4

　　储层 reservoir

　　具有大量连通性空隙 ,流体可以进入和流动的岩层 。

　　3.5

　　盖层 caprock

　　储气层上覆的 ,具有阻止储层流体向上运移功能的非渗透性地层或低渗透地层 。

　　注 : 与储层直接接触的盖层为直接盖层 ,直接盖层之上的盖层为间接盖层 。

　　3.6

　　隔层 bottom seal

　　位于储层底部 ,孔隙连通性差 ,流体难以进入和流动的岩层 。

　　3.7

　　封存容量 storagecapacity

　　在不导致直接盖层破坏的条件下 ,储层(3. 4)可以容纳的二氧化碳最大质量 。

　　1

　　GB/T 46559—2025

　　3. 8

　　可注入性 injectivity

　　向储层注入流体的难易程度 。

　　3.9

　　二氧化碳羽流 CO2 plume

　　未溶于地层水中的二氧化碳在地层中的分布范围 。

　　4 总则

　　4. 1 分阶段逐步推进二氧化碳地质封存场地评价 。

　　4.2 定性评价指标与定量评价指标相结合 ,动态指标与静态指标相结合 。

　　4.3 以满足项目封存目标且对环境影响最小为最优 。

　　5 评价指标体系

　　5. 1 评价流程

　　二氧化碳地质封存场地评价流程见图 1。

　　图 1 二氧化碳地质封存场地评价流程

　　5.2 评价阶段划分

　　5.2. 1 可行性评价阶段

　　根据项 目 目标和排除性指标对具有封存可能性的场地进行筛选 ,选出进入初勘评价阶段的场地 。

　　2

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　　5.2.2 初勘评价阶段

　　根据项 目 目标 ,对照各指标分级对场地条件逐项打分 ,通过定量评价方法 ,计算各场地综合得分 ,选出得分最高的 2个 ~ 3个场地进入详勘评价阶段 。

　　5.2.3 详勘评价阶段

　　对选出场地开展更详尽的评价 , 以数值模拟方法估计储层与盖层地层压力变化 、储层可注入性变化 、断层活动风险 、盖层稳定性等 ,全面预测二氧化碳在地层中的运移过程及可能对环境产生的影响 ,选出封存过程产生不利影响最小的场地 。

　　5.3 评价指标类别

　　评价指标类别包括 3类 :

　　a) 封存容量及可注入性类指标 :用于评价储层是否有足够的空间与渗透性满足项 目封存目标的注入量需求 ;

　　b) 盖层封闭性及封存安全类指标 :用于评价盖层是否具有足够封闭能力满足项 目封存目标泄漏量要求 ,场地是否存在其他可能导致二氧化碳泄漏风险 ;

　　c) 场地建设影响及经济性类指标 :用于评价场地建设是否对自然环境 、人居环境及经济发展产生不利影响 。

　　5.4 评价指标体系构成

　　5.4. 1 评价指标类别与 5. 2 中 3个阶段的具体内容共同构成评价指标体系(见表 1) 。

　　表 1 二氧化碳地质封存场地评价指标体系构成

　　指标类别

　　评价阶段

　　可行性

　　初勘

　　详勘

　　封存容量及可注入性

　　储层埋深

　　储层埋深

　　注入井数量

　　储层厚度

　　渗透率

　　储层非均质性

　　渗透率

　　孔隙度

　　相对渗透率

　　孔隙度

　　—

　　可用封存空间分布

　　封存容量

　　—

　　—

　　盖层封闭性及封存安全

　　直接盖层厚度

　　二氧化碳密度

　　直接盖层连续性

　　次级盖层或封闭单元

　　储层圈闭类型

　　直接盖层地应力状态

　　活动断层

　　储层中已开采气液资源类型

　　直接盖层毛细突破压力

　　历史地震

　　储层当前地层压力

　　隔层渗透率

　　隔层

　　储层/盖层组合冗余

　　束缚-溶解-矿物捕获封存比例

　　储层以下矿产/气液开采

　　断层发育程度

　　注入引起的压力积聚

　　—

　　储层深度范围内活动断层

　　原始地层压力

　　3

　　GB/T 46559—2025

　　表 1 二氧化碳地质封存场地评价指标体系构成 (续)

　　指标类别

　　评价阶段

　　可行性

　　初勘

　　详勘

　　盖层封闭性及封存安全

　　—

　　现有或废弃井的井网密度

　　断层位移年代

　　—

　　现有或废弃井的年限

　　潜在小规模活动断层

　　—

　　二氧化碳羽流作用在盖层上的最大压力

　　已有井或废弃井质量

　　场地建设影响及经济性

　　敏感性生态保护区

　　社区支持

　　—

　　场地内人口密度

　　政府支持

　　限制利用的土地

　　封存政策支持

　　储层最大埋深

　　可封存规模

　　离岸距离(如封存场地在近海)

　　二氧化碳排放源距离

　　水体深度(如封存场地在近海)

　　二氧化碳运输管道

　　5.4.2 可行性阶段每类评价指标排除性阈值见表 2。可行性阶段指标说明与取值依据见附录 A。

　　表 2 可行性阶段评价指标排除性阈值

　　指标类型

　　指标名称

　　排除性阈值

　　封存容量及可注入性

　　储层埋深

　　<800 m

　　储层厚度

　　<10 m

　　渗透率

　　<1 mD

　　孔隙度

　　<1%

　　封存容量

　　<项目封存目标总注入量

　　盖层封闭性及封存安全

　　直接盖层厚度

　　<25 m

　　次级盖层或封闭单元

　　无

　　活动断层

　　与预期注入井位置距离<2km

　　地震记录

　　震级 M≥3(震中<10km)

　　隔层

　　无

　　储层以下矿产/气液开采

　　正在开采

　　场地建设影响及经济性

　　敏感性生态保护区

　　涉及濒危物种的重要栖息地 、自然保护区核心区 、缓冲区

　　场地内人口密度

　　>200人/km2

　　限制利用的土地

　　涉及国家地标 、军事设施 、风景名胜区 、文物保护区及其他排他性土地

　　储层埋深

　　≥3 500 m

　　离岸距离(如封存场地在近海)

　　>100km

　　水体深度(如封存场地在近海)

　　>1 500 m

　　5.4.3 初勘阶段每类指标评价分级见表 3。初勘阶段指标说明与分级依据见附录 B。

　　4

　　GB/T 46559—2025

　　表 3 初勘阶段评价指标分级标准

　　指标类型

　　指标名称

　　等级a

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　封存容量及可注入性

　　储层埋深

　　m

　　800~ 1 000

　　3 000~ 3 500

　　2 000~ 3 000

　　1 000~ 2 000

　　—

　　渗透率mD

　　1~ 20

　　20~ 50

　　50~ 100

　　100~ 500

　　>500

　　孔隙度

　　<15%

　　15% ~ 20%

　　20% ~ 25%

　　>25%

　　—

　　盖层封闭性及封存安全

　　二氧化碳密度kg/m3

　　<300

　　300~ 500

　　500~ 700

　　>700

　　—

　　储层圈闭类型

　　断裂控制型圈闭

　　—

　　地层和岩性圈闭

　　—

　　构造圈闭

　　储层类型

　　未开采咸水层

　　已开采

　　咸水层

　　枯竭油层

　　枯竭油气层

　　枯竭气层

　　储层当前地层压力

　　接近或等于原始地层压力 ;低于二氧化碳临界压力

　　—

　　—

　　—

　　大于二氧化碳临

　　界压力且远低于

　　原始地层压力

　　储层/盖层组合冗余

　　1

　　—

　　2

　　—

　　>3

　　断层发育程度

　　发育广泛

　　—

　　发育中等

　　—

　　基本不发育

　　储层深度范围内

　　活动断层距离

　　km

　　距离预期注

　　入井位置 2~ 5

　　—

　　距离预期

　　注入井位置 5~ 10

　　—

　　距离预期注入井位置 >10

　　穿越盖层的现有

　　或废弃井的密度

　　个/km2

　　>8

　　6~ 7

　　4~ 5

　　2~ 3

　　≤1

　　穿越盖层的现有

　　或废弃井的年限

　　年

　　>50或未知

　　30~ 50

　　20~ 30

　　<20

　　—

　　二氧化碳羽流对盖层的最大拉压力

　　0. 9倍 ~ 1倍盖层最小主应力

　　—

　　0. 8倍 ~ 0. 9倍盖层最

　　小主应力

　　—

　　<0. 8倍盖层最小主应力

　　场地建设影响及经济性

　　社区支持

　　支持率<50%

　　—

　　支持率 = 50%

　　—

　　支持率 >50%

　　政府支持

　　不支持

　　—

　　基本支持

　　—

　　大力支持

　　支持封存的政策项

　　—

　　—

　　1~ 2

　　—

　　>2

　　可封存规模Mt/年

　　1

　　1~ 3

　　3~ 6

　　6~ 10

　　>10

　　距离二氧化碳

　　排放源的距离

　　km

　　>100

　　50 ~ 100

　　10 ~ 50

　　<10

　　场地内

　　二氧化碳运输管道

　　—

　　—

　　—

　　—

　　已建设

　　a 等级 1 为最差 ,等级 5 为最好 。

　　5

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　　5. 4.4 详勘阶段包括 5. 3 a)与 5. 3 b)两类指标 ,每类评价指标评价参考见表 4。详勘阶段指标说明与评价参考依据见附录 C。

　　表 4 详勘阶段指标评价参考

　　指标类型

　　指标名称

　　评价参考

　　封存容量及可注入性

　　注入井数量

　　项目 成 本 将 随 注 入 井 建 设 的 数 量 增 加 而 上 升 , 当 注 入 量 巨 大 ,需 要 建 设 多个注入井才能满足项目需求 。 当井的数量 超 过 项 目 设 计 允 许 ,则 项 目 存 在较大风险

　　储层非均质性

　　储层垂向非均质性可以提高储层的空间利用率 ,但 储 层 水 平 向 非 均 质 性 将导致注入二氧化碳羽流非均匀性展布 ,影响储层可注入性

　　相对渗透率

　　相对渗透率对封存容量与可注入性均有较大影响

　　可用封存空间分布

　　储层原有资源特征 、开采历史及现有地层液分布 是 否 有 利 于 实 现 项 目 封 存目标

　　盖层封闭性及封存安全

　　直接盖层连续性

　　直接盖层应在注入二氧化碳羽流扩散范围上保持空间连续

　　直接盖层应力状态

　　地层富含黏土质具有延展性 ,低应力各向 异 性 ,产 生 断 层 的 可 能 性 小 ,水 力压裂需要更高的压力

　　盖层稳定性特征

　　盖层抗拉强度 、脆性指标 、超固结比 、有效差应力等

　　盖层封闭性特征

　　毛细突破压力 、界面张力 、孔喉半径 、吸附阻力系数 、摩擦阻力系数

　　直接盖层

　　突破压力应足够高以防止二氧化碳穿越盖层 ,需考虑二氧化碳-咸水非零接触角的影响

　　隔层渗透率

　　隔层渗透率应低于 0. 1 mD, 以减少通往基岩的液体迁移通道

　　束缚-溶解-矿物 捕 获 封 存比例

　　束缚-溶解-矿物捕获封存机制 可 使 注 入 的 二 氧 化 碳 可 流 动 性 大 大 减 少 , 增加封存的安全性 。这 些 封 存 过 程 所 占 比 例 随 时 间 逐 渐 增 加 。通 过 数 值 模拟分析地层中不同时间节点 、各种机制下的二氧化碳封存比例

　　注 入 过 程 引 起 的 压 力积聚

　　储层和盖层的地层压力增高不能超过水力压裂 压 力 ,也 不 能 导 致 二 氧 化 碳浮压增加 ,致使其超过盖层的毛细突破压

　　原位地层压力

　　因气液开采降低过多 ,原位地层压力可能对多种 化 学 与 地 质 力 学 过 程 产 生负面影响

　　断层位移年代

　　确定最新的断层发生位移的年代 ,可判断该断层是否为潜在活动断层

　　潜在小规模活动断层

　　如果高精度数据揭示了有潜在的小规模活动断 层 ,储 层 压 力 变 化 不 应 超 过其断层的活化压力

　　穿越 盖 层 已 有 井 或 废 弃井质量

　　场地周边 5 km 范围内已有 井 或 废 弃 井 均 应 通 过 井 筒 完 整 性 测 试 , 通 过 套管与水泥固井评估记录显示无泄漏通道存在

　　6 数据要求

　　6. 1 可行性阶段 ,场地数据应以区域地质调查 、官方统计为基础 ,从基础地质 、矿产地质 、能源地质 、水文地质 、环境地质 、灾害地质 、工程地质 、地球物理 、地球化学等地质调查报告 ,经济普查 、人口普查公报及自然保护区批复文件中获取 。

　　6.2 初勘阶段 ,场地数据应以精度更高的专项地质调查为基础 ,从地质钻孔资料 、专项矿产调查 、能源地质调查 、专门水文地质调查 、地球物理勘察 、地区经济普查或工矿企业行业发展研究报告中获取 。

　　6

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　　6.3 详勘阶段 ,场地数据应以精度较高的工程地质勘察和实验室分析数据为基础 ,从评价区现场试验 、三维地震 、场地内钻探取心或同区同套地层钻探取心进行实验室测试等测量结果中获取 。

　　7 评价方法

　　7. 1 可行性阶段采用排除法 。根据指标排除性阈值 ,某个场地只要有一个指标达到排除条件 ,该场地即被排除 。

　　7.2 初勘阶段采用综合评价方法 。根据指标分级标准 ,对场地数据打分 ,选择层次分析法 、模精综合评价法 、神经网络评价法中的一种进行场地综合评价 ,计算综合得分并排名 。

　　7.3 详勘阶段应开展精细地质建模 ,采用数值模拟方法 ,根据项目封存目标 ,估计注入过程中储层及盖层地层压力变化 、储层可注入性变化 、盖层封闭性变化 ,预测二氧化碳在地层中运移范围 、束缚-溶解-矿物捕获所占比例 ,评价断层活动风险 、二氧化碳从场地泄漏风险等 。

　　7

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　可行性阶段指标说明与取值依据

　　A. 1 封存容量及可注入性

　　A. 1. 1 储层埋深宜至少为 800 m。二氧化碳的临界温度为 31. 0 ℃ , 临界压力为 7. 38 MPa。在平均地温梯度(30℃/km)及地层压力梯度(0. 01 MPa/m) 情况下 ,储层在该深度下的温度与压力方可使二氧化碳处于 超 临 界 状 态 , 即 温 度 ≥ 31. 0 ℃ , 压 力≥ 7. 38 MPa。 处 于 超 临 界 状 态 的 二 氧 化 碳 , 密 度 为500 kg/m3 ~ 800kg/m3 ,类似液体 ,有利于提高管道或交通工具运输效率和地层封存效率 ,有助于提升储存安全性 。针对偏离平均地温梯度及地层压力梯度的情况 ,计算储层温度及压力 ,确认储层是否达到使二氧化碳处于超临界状态的温度与压力条件 。储层温度根据公式(A. 1)计算 ,储层压力根据公式(A. 2)

　　计算 。

　　式中 :

　　T — 储层温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;

　　Ts — 地表常年平均温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;

　　z — 储层埋深 ,单位为米(m) ;

　　gradT — 平均地温梯度 ,单位为摄氏度每千米( ℃/km) 。

　　式中 :

　　P — 储层压力 ,单位为兆帕(MPa) ;

　　Patm — 大气压 ,单位为兆帕(MPa) ;

　　T =Ts +gradT × z/1 000 …………………………( A. 1 )

　　P = Patm + ρw × g × d/106 …………………………( A. 2 )

　　ρw — 储层原生水平均密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　g — 重力加速度 ,单位为米每秒平方(m/s2 ) ;

　　d — 储层位于潜水含水层以下的深度 ,单位为米(m) 。

　　A. 1.2 储层厚度宜至少为 10 m。 目前监测及验证注入二氧化碳在储层中运移范围最有效方法仍是地震勘探 ,根据当前地震勘探技术的最高垂直分辨率 ,储层厚度宜至少为 10 m。

　　A. 1.3 渗透率宜不低于 1 mD。储层可注入性表征了流体在储层未压裂情况下注入地层的难易程度 ,定义为注入速率除以井与储层之间的压力差 , 由公式(A. 3) 表示 。 渗透率直接关系储层可注入性 。研究表明当储层渗透率降低一个数量级时 ,所需的注入井数量将增加一个数量级 ,封存项 目 中注入井数量过多将导致项目成本激增 ,另外注入井之间压力相互干扰也将使井的可注入性降低 。 因此通常认为储层渗透率低于 1 mD 时 ,其可注入性将不能满足封存需要 。

　　I …………………………( A. 3 )

　　式中 :

　　I — 可注入性 ,单位为立方米每秒帕[m3/(s · Pa)] ;

　　Q — 注入速率 ,单位为立方米每秒(m3/s) ;

　　ΔP— 储层压力增加 ,单位为帕(Pa) ;

　　h — 储层厚度 ,单位为米(m) ;

　　k — 渗透率 ,单位为平方米(m2 ) ,1 mD= 10- 15 m2 ;

　　μ — 黏度 ,单位为帕秒(Pa · s) ;

　　8

　　GB/T 46559—2025

　　re — 排驱半径 ,单位为米(m) ;

　　rw — 井筒半径 ,单位为米(m) 。

　　A. 1.4 孔隙度宜不小于 1% 。孔隙度表征了岩层中空隙体积所占比例 ,影响着封存容量和二氧化碳羽流迁移 。较高的孔隙度可以保持羽流扩散范围较小 ,延迟水平和垂直运移 。孔隙度还会影响压力积聚和气体饱和度 。 当储层孔隙度小于 1%被认为可提供的封存空间极其有限 。

　　A. 1.5 封存容量宜满足项目封存目标的最低需求 , 即储层封存容量大于项目封存目标的总注入量 。咸水层储层封存容量由公式(A. 4) 估算 。枯竭油藏储层封存容量由公式(A. 5) 估算 。枯竭油气藏储层封存容量由公式(A. 6)估算 。

　　式中 : MCO2t1 = 10-3 × A × h × ϕ × (1-Swir) × Cc × ρCO2 …………………( A. 4 )

　　MCO2t1 — 封存容量 ,单位为百万吨(Mt) ;

　　A — 储层面积 ,单位为平方千米(km2 ) ;

　　h — 储层厚度 ,单位为米(m) ;

　　ϕ — 储层的孔隙度 ,取值 0~ 1;

　　Swir — 储层束缚水饱和度 ,取值 0~ 1;

　　Cc — 封存有效系数 , (一般取 0. 01~0. 05,保守起见取 0. 01) ;

　　ρCO2 — 二氧化碳在储层温度及压力下的密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) 。

　　MCO2t2 = 10-3 × A × h × ϕ × [(1- Sor -Swir) × ρCO2 +Swir ×Cs] …………( A. 5 )式中 :

　　MCO2t2 — 封存容量 ,单位百万吨(Mt) ;

　　Sor — 储层中束缚油饱和度 ,取值 0~ 1;

　　Cs — 二氧化碳在单位体积储层水中质量溶解度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) 。

　　MCO2t3 = 10-3 × ρCO2 × [A × h × ϕ × (1-Sw) ×Rf -Viw +Vpw] …………( A. 6 )式中 :

　　MCO2t3 — 封存容量 ,单位百万吨(Mt) ;

　　Sw — 储层水饱和度 ,取值 0~ 1;

　　Rf — 储层累计油气采收率 ,取值 0~ 1;

　　Viw — 储层中累计注入水体积 ,单位为立方米(m3 ) ;

　　Vpw — 储层中累计产出水体积 ,单位为立方米(m3 ) 。

　　A.2 盖层封闭性及封存安全

　　A.2. 1 直接盖层厚度宜不低于 25 m。在枯竭油气藏储层中封存二氧化碳 ,二氧化碳的运移范围将超过原有油气积集的区域 。通常认为较厚的盖层中较少出现因风化或非沉积作用形成的裂缝 、孔洞 。另外对于注入之后的监测与验证 ,厚度不低于 25 m 更有利于低频地震数据的利用 。

　　A.2.2 次级盖层或封闭单元在封存场地中宜至少具有一个 。 次级盖层或封闭单元是除直接盖层之外的具有阻止二氧化碳继续向地表运动的盖层 。风险分析发现 ,具有额外盖层或封闭单元的场地比仅有一个盖层的场地的泄漏风险低很多 , 因此次级盖层或封闭单元的存在将极大地增加封存安全性 。

　　A.2.3 活动断层距离场地外缘的水平距离宜至少为 2 km。

　　A.2.4 场地宜避开震级 M≥3(震中距离 <10 km) 的地方 。 向地下注入流体 ,有时会因压力过高引发

　　场地 。

　　地层错动 ,产生地震 。 目前在地表可检测的地震震级最低 M= 3,宜根据地震记录避开地震风险过高的

　　A.2.5 储层底部宜有隔层 , 隔层的存在可限制注入压力传递到基底岩石 ,减少注入时诱发地震风险 。

　　A.2.6 位于储层以下的地层不宜有正在进行的矿产或气液开采 。在储层以下的地层进行气液开采 ,开

　　9

　　GB/T 46559—2025

　　采井因穿过候选储层及盖层 ,增加了二氧化碳的泄漏风险 。

　　A.3 场地建设影响及经济性

　　A.3. 1 敏感性生态保护区不宜靠近场地或包含场地 。敏感性生态保护区包括自 然 保 护 区 、水 源 保 护地 、野生动物栖息地 , 预 期 的 二 氧 化 碳 地 质 封 存 避 免 对 敏 感 性 生 态 保 护 区 中 受 保 护 的 物 种 形 成 健 康威胁 。

　　A.3.2 场地内人口密度宜较低 。尽管二氧化碳排放与人类生产活动密切相关 ,二氧化碳封存不宜影响人类正常生活 。 国外场地建议人口密度宜低于 75人/km2 ,考虑我国人口基数及密度分布特征 ,场地内人口密度宜低于 200人/km2 。

　　A.3.3 限制利用的土地上不宜建设场地 ,如国家地标 、军事设施及其他排他性利用土地 。

　　A.3.4 储层最大埋深是从工程技术角度而言 ,不宜超过 3 500 m。 注入井的建设及运行成本随井深增加而极速增加 。 同时 ,地层岩石的胶结程度也随深度而增加 ,孔隙度降低 。根据油气行业经验 , 为使井的建设成本保持 在 一 个 合 理 范 围 , 并 且 现 有 地 下 储 库 注 采 极 限 为 35 MPa,对 应 的 地 层 深 度 大 约 为3 500 m , 因此储层压力不宜超过 3 500 m。

　　A.3. 5 离 岸 距 离 针 对 封 存 场 地 在 近 海 , 考 虑 海 上 作 业 平 台 钻 井 和 注 入 作 业 , 离 岸 距 离 不 宜 超 过100 km。

　　A.3.6 水体深度也针对封存场地在近海 ,考虑目前海上作业平台建设的最大深度 ,水体深度不宜超过1 500 m。

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　　GB/T 46559—2025

　　附 录 B

　　(资料性)

　　初勘阶段指标说明与分级依据

　　B. 1 封存容量及可注入性

　　B. 1. 1 储层埋深(≈)在 800 m~ 3 500 m 进行细分并分级评价 。从低到高分为以下 4个等级 :

　　a) 1 级 :800 m< ≈≤1 000 m ,二氧化碳在该深度内刚达到超临界态 ,密度相对较低 ,封存相同质量二氧化碳需要更多空隙体积 ;

　　b) 2 级 :3 000 m< ≈<3 500 m ,二氧化碳在该深度区间密度最高 ,注入井施工成本也最高 ;

　　c) 3 级 :2 000 m< ≈≤3 000 m ,二氧化碳在该深度区间密度较高 ,注入井施工成本仍然较高 ;

　　d) 4级 :1 000 m< ≈≤2 000 m ,二氧化碳在这个深度区间 ,密度与注入井施工成本达到最优 。

　　B. 1.2 渗透率(k)与注入能力正相关 ,对大于 1 mD 的渗透率进行细分并分级评价 。从低到高分为以下 5个等级 :

　　a) 1 级 :1 mD≤k≤20 mD,根据已有经验 ,此区间内储层压力会因注入增加很大 ,可注入性受到较大限制 。

　　b) 2 级 :20 mD

　　c) 3 级 :50 mD

　　d) 4级 :100 mD

　　e) 5 级 :k>500 mD,此类储层压力因注入增加非常小 ,可注入性不受影响 。

　　B. 1.3 储层孔隙度(φ)与封存容量成正比[公式(A. 4) ~公式(A. 6)] 。从低到高分为以下 4个等级 :

　　a) 1 级 :0%<φ≤15% ,封存容量很低 ;

　　b) 2级 :15%<φ≤20% ,封存容量一般 ;

　　c) 3级 :20%<φ≤25% ,封存容量较高 ;

　　d) 4级:φ>25% ,储存容量很高 。

　　B.2 盖层封闭性及封存安全

　　B.2. 1 二氧化碳密度(ρCO2 )在超临界态下因温度与压力的不同有较大差别 。相同压力下 ,温度不同带来的密度差异也可能很大 ,例如 10 MPa下 ,温度 35 ℃时二氧化碳密度约 710 kg/m3 ,而温度 65 ℃时 ,密度仅约 265 kg/m3 。相比地层水 ,二氧化碳密度越低 ,其浮力越大 , 向上运动的趋势也越强 , 因此二氧化碳密度越大越有利于封存 。从低到高分为以下 4个等级 :

　　a) 1 级 :ρCO2 ≤300kg/m3 ;

　　b) 2 级 :300 kg/m3<ρCO2 ≤500kg/m3 ;

　　c) 3 级 :500 kg/m3<ρCO2 ≤700kg/m3 ;

　　d) 4级 :ρCO2 >700kg/m3 。

　　B.2.2 储层圈闭对注入的二氧化碳起封闭作用 。根据判断圈闭 所 需 技 术 的 难 易 程 度 , 对 圈 闭 进 行 分级 ,从低到高为不连续的 3个等级 :

　　a) 1 级 :断裂控制型圈闭 ;

　　b) 3 级 :地层和岩性圈闭 ;

　　c) 5 级 :构造圈闭 。

　　B.2. 3 储层类型根据储层原生流体性质确定并根据是否有前期开采进行分级评价 。不含油气的咸水层 ,前期未经过开采 ,注入二氧化碳后储层压力可能增加较快 , 因此尽管其封存潜力巨大 ,也是未来的主

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　　GB/T 46559—2025

　　要储层 ,从控制地层压力 、保持可注入性来看 ,不如枯竭油气层 。储层含有油 、气 ,经过开发成为枯竭储层 ,储层压力低于原始地层压力 ,注入二氧化碳后地层压力安全区间更大 、可注入性更易保持 。 因此 ,从低到高分为 5个等级 :

　　a) 1 级 :未开采咸水层 ;

　　b) 2 级 : 已开采咸水层 ;

　　c) 3 级 :枯竭油层 ;

　　d) 4级 :枯竭油气层 ;

　　e) 5 级 :枯竭气层 。

　　B.2.4 储层当前压力上储层原始地层压力或接近原始地层压力时 ,所需注入压力较大 ,后期注入二氧化碳的安全压力区间较小 。枯竭油气层如果因开采导致当前压力低于二氧化碳临界压力(7. 3 MPa) 也不利于封存 ;如果储层因开采压力下降 ,但仍高于 7. 3 MPa,又低于地层原始压力 ,这种情况比较理想 。从低到高分为 2个等级 :

　　a) 1 级 :储层当前压力接近或等于原始地层压力 ,或低于 7. 3 MPa;

　　b) 5 级 :储层当前压力大于 7. 3 MPa但远低于原始地层压力 。

　　B.2.5 储层/盖层组合冗余是在 目 的储层/盖层组合之上还有其他储层/盖层组合 。储层/盖层冗余的存在可提高注入的二氧化碳封存安全 , 降低二氧化碳垂直迁移至地表的风险 。冗余个数越多封存的安全性越高 。从低到高分为 3个等级 :

　　a) 1 级 :1个储层/盖层组合冗余 ;

　　b) 3 级 :2个储层/盖层组合冗余 ;

　　c) 5 级 :2个以上储层/盖层组合冗余 。

　　B.2.6 断层发育程度关系二氧化碳泄漏风险 ,盖层中发育程度高对应泄漏风险较大 。 以评价区储/盖层中单位面积上断层发育个数来判断断层发育程度 ,从低到高分为 3个等级 :

　　a) 1 级 :储盖层中断层广泛发育 ,每平方千米有 5 条以上断层 ;

　　b) 3 级 :储层中断层发育中等 ,每平方千米有 2条 ~ 5 条断层 ;

　　c) 5 级 :储层中断层基本不发育 ,每平方千米断层低于 2条 。

　　B.2. 7 储层深度范围内活动断层发育会对二氧化碳封存安全带来风险 。根据场地边缘距离活动断层距离 ,判断对封存安全的影响高低 。 由低到高分为 3个等级 :

　　a) 1 级 :距活动断层 2 km~ 5 km ;

　　b) 3 级 :距活动断层 5 km~ 10 km ;

　　c) 5 级 :距活动断层 10 km 以上 。

　　B.2. 8 现有或废弃井在场地中可能成为二氧化碳向地表泄漏的通道 。封存的二氧化碳宜在 1000年内保留 99%以上 。根据累积泄漏估算 ,如果现有或废弃井密度大于 8 口/km2 , 封存的二氧化碳在 1 000年内的累积泄漏超过 1% 。从低到高分为 5个等级 :

　　a) 1 级 :现有或废弃井密度超过 8 口/km2 ;

　　b) 2 级 :现有或废弃井密度 6 口/km2 ~ 7 口/km2 ;

　　c) 3 级 :现有或废弃井密度 4 口/km2 ~ 5 口/km2 ;

　　d) 4级 :现有或废弃井密度 2 口/km2 ~ 3 口/km2 ;

　　e) 5 级 :现有或废弃井密度小于或等于 1 口/km2 。

　　B.2.9 现有或废弃井的年限信息有助于估计有关二氧化碳泄漏到地表的风险 。井的年限越大 ,其封堵的失效风险越大 。从低到高分为 4个等级 :

　　a) 1 级 :年限大于 80年或年限未知 ;

　　b) 2 级 :年限在 50年 ~ 80年 ;

　　c) 3 级 :年限在 20年 ~ 50年 ;

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　　d) 4级 :年限小于 20年 。

　　B.2. 10 二氧化碳羽流作用在盖层上的最大压力等于储层注入压力 ,不宜大于盖层破裂压力 。 注入压力由公式(B. 1)估计 。盖层破裂压力根据盖层岩石力学试验数据或经验公式估计 。从低到高分为 3 个等级 :

　　a) 1 级 :注入压力大于或等于 0. 9倍盖层破裂压力 ;

　　b) 3 级 :注入压力为 0. 8倍 ~0. 9倍盖层破裂压力 ;

　　c) 5 级 :注入压力小于 0. 8倍盖层破裂压力 。

　　Δ pmax ln

　　式中 :

　　Δpmax— 二氧化碳羽流作用在盖层上的最大压力 ,单位为帕(Pa) ;

　　Q — 注入速率 ,单位为立方米每秒(m3/s) ;

　　μw — 地层水的黏度 ,单位为帕秒(Pa · s) ;

　　k — 储层渗透率 ,单位为平方米(m2 ) ;

　　h — 储层厚度 ,单位为米(m) ;

　　t — 时间 ,单位为秒(s) ;

　　ϕ — 储层孔隙度 ;

　　ct — 储层系数 ;

　　r — 井半径 ,单位为米(m) 。

　　B.3 场地建设影响及经济性

　　B.3. 1 社区支持是影响封存项目选址的重要因素 , 以社区居民对项目的支持率来评价 。从低到高分为3个等级 :

　　a) 1 级 :社区居民支持率低于 50% ;

　　b) 3 级 :社区居民支持率为 50% ;

　　c) 5 级 :社区居民支持率高于 50% 。

　　B.3. 2 政府支持也对二氧化碳封存项 目有重要影响 。政府支持意味着项目实施中涉及的跨部门问题能有效解决 。从低到高分为 3个等级 :

　　a) 1 级 :政府不支持 ;

　　b) 3 级 :政府原则支持 ;

　　c) 5 级 :政府积极支持 。

　　B.3.3 支持封存的政策将有助于降低封存成本 ,加快碳市场发展 。 主要表现为经济方面是否有明确的刺激政策 ,如税收减免 、免息或低息贷款等 。从低到分为 3个等级 :

　　a) 1 级 :无相关政策支持 ;

　　b) 3 级 :有 1项 ~ 2项政策支持 ;

　　c) 5 级 :有比较全面的体系化政策支持 。

　　B.3. 4 可封存规模越大越有利于促进集群式二氧化碳封存工程的实施 。集群式二氧化碳封存将来自分散排放源的二氧化碳集中起来封存 ,实现运输 、封存等基础设施的共享 ,从而降低单位封存成本 ,实现规模经济效益 。从低到高分为 5个等级 :

　　a) 1 级 :规模在 1 Mt/年及以下 ;

　　b) 2 级 :规模在 1 Mt/年(不含) ~ 3 Mt/年 ;

　　c) 3 级 :规模在 3 Mt/年(不含) ~ 6 Mt/年 ;

　　d) 4级 :规模在 6 Mt/年(不含) ~ 10 Mt/年 ;

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　　e) 5 级 :规模在 10 Mt/年(不含)以上 。

　　B.3.5 距离排放源的距离越远 ,封存的运输成本越高 。从低到高分为 5个等级 :

　　a) 1 级 :场地外缘距离排放源 100 km 及以上 ;

　　b) 2 级 :场地外缘距离排放源 50 km(不含) ~ 100 km(包括 100 km) ;

　　c) 3 级 :场地外缘距离排放源 10 km(不含) ~ 50 km(包括 50 km) ;

　　d) 4级 :场地外缘距离排放源小于或等于 10 km ;

　　e) 5 级 :排放源位于场地之内 。

　　B.3.6 二氧化碳运输管道运输比交通工具运输的单位成本从长期看更低 。从低到高分为 2个等级 :

　　a) 1 级 :需新建设二氧化碳运输管道 ;

　　b) 5 级 : 已有二氧化碳运输管道可用 ,无需新建设 。

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　　附 录 C

　　(资料性)

　　详勘阶段指标说明与评价参考依据

　　C. 1 封存容量及可注入性

　　C. 1. 1 注入井数量的增加可能带来项 目成本的快速增加 。有时需要多个注入井才能满足封存的注入目标 。储层渗透率与注入速率目标决定了注入井的井底压力 ,该压力宜控制在安全范围内 ,如不超过盖层破裂压力的 90% 。但是多个注入井之间的压力相互干扰 ,可能降低单井可注入性 。 因此 ,在确定注入井数量时 ,成本 、注入压力 、可注入性 、盖层完整性等因素或影响均宜充分考虑 。

　　C. 1.2 储层非均质性对二氧化碳在储层运移的范围产生很大影响 ,进而影响溶解封存的比例 。垂向非均质性可增加储层空隙的封存利用率 。在均质储层中 ,二氧化碳在浮力作用下向上运动 ,遇到盖层阻挡在储层顶部向四周散开 ,形成很大的分布面积 。在非均质储层中 , 由于低渗透层的出现 ,二氧化碳的向上运动受阻 ,羽流运移范围更小 。研究显示 ,垂向分层的储层中 ,层间渗透率之比在 1~ 5 时 , 羽流运移范围与均质储层类似 ;层间渗透率之比在 5~ 50时 ,羽流运移范围明显减小 ; 当层间渗透率超过 50后 ,羽流运移范围非常小 。羽流运移范围的大小直接影响溶解封存比例 。水平向非均质性会导致二氧化碳羽流在平面上的非均匀展布 ,从而增加与储层岩石的接触体积 ,提高溶解封存比例 。但储层水平向非均质性对羽流运移范围的影响因储层特性而异 ,需要具体储层具体分析 。 因此 ,需要通过数值模拟 ,充分考虑储层非均质性对羽流运移范围及对溶解封存比例的影响 。

　　C. 1.3 相对渗透率是岩石中同时有多相流体流动时 ,每一相流体的有效渗透率与其单相时基准渗透率的比值 。理论与试验表明 ,相对渗透率与流体饱和度有关 。二氧化碳封存数值模拟中宜考虑二氧化碳(气相) 、咸水(水相)或油(油相)的相对渗透率 ,使对储盖层压力变化 、二氧化碳运移范围的预测接近实际情况 。

　　C. 1.4 可用封存空间分布是根据储层原有资源特征 、开采历史及现有地层液分布 ,设置不同的储层动用情景 ,通过数值模拟预测各种情景下储层的封存空量与可注入性是否满足封存目标 。

　　C.2 盖层封闭性及封存安全

　　C.2. 1 直接盖层连续性影响二氧化碳封存安全性 ,直接盖层宜在二氧化碳羽流分布面上连续 。评估封盖层的连续性 ,宜以大量地震数据解释为基础 。如有三维地震数据下 ,宜采用多种方法来评估直接盖层连续性 ,包括标准地震解释方法和体积解释方法 。如果仅有二维地震数据 ,则使用标准地震解释方法 。 C.2.2 直接盖层应力状态用于评价盖层发生破裂的可能性 。 直接盖层对注入带来的地层压力升高的反应不仅取决于岩石的力学特性 ,还取决于主应力的大小差异 。在相对脆性的岩石中 ,岩石中应力的各向异性明显 ,裂缝或断层因注入带来的地层压力增加而更容易被活化 。而在相对韧性的岩石中 ,应力大小在各个方向更趋 于 一 致 , 产 生 断 层 的 可 能 性 小 。 因 此 , 富 含 黏 土 质 具 有 韧 性 的 地 层 更 适 合 作 直 接盖层 。

　　C.2.3 直接盖层毛细突破压力直接影响盖层的封闭性 。对于大多数碎屑岩类储层及其盖层 ,为了简化盖层毛细突破压力分析经常假设二氧化碳-水的接触角为 0°。但研究表明超临界二氧化碳的接触角会因温度 、压力及矿物成分不同存在一个较大范围 ,根据盖层压汞试验数据推算二氧化碳毛细突破压力 ,根据公式(C. 1)计算时 ,宜考虑接触角在大多数情况下不为 0°的情况 。

　　Pc-CO

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　　式中 :

　　Pc-CO2 — 毛细突破压力 ,单位为兆帕(MPa) ;

　　PHg — 压汞试验压力 ,单位为兆帕(MPa) ;

　　σCO2-brine — 二氧化碳-水界面张力 ,单位为达因每厘米(dyn/cm) ;

　　θCO2-brine — 二氧化碳-水接触角 ,单位为度(°) 。

　　C.2.4 底部隔层渗透率如果较低 ,而孔隙度较高 ,可有效减少注入压力向基底岩石的传递 ,从而降低在基底引发地震的风险 。建议底部隔层的渗透率低于 0. 1 mD。

　　C.2.5 压力积聚在储层中不能超过盖层水力压裂压力 ,也不能超过盖层毛细突破压 。储层中可接受因注入带来的压力增加有一定的限度 , 即不能导致储层中已有断层活化 。 当岩石受到的剪切应力与正应力超过摩尔-库仑破坏面临界值时 ,岩石发生破裂 。

　　C.2.6 束缚-溶解-矿物捕获封存机制对二氧化碳封存安全性有重要意义 。二氧化碳注入地层后 ,最初以圈闭形成的物理捕获为主 , 随时间推移 ,溶解 、残余 、矿物捕获封存机制开始起作用 ,封存安全性逐步提高 。这些捕获机制在封存过程中的作用与比例 , 随时间变化 ,也与随场地本身性质有关 ,宜通过数值模拟充分评估 。

　　C.2.7 原位地层压力对于评估封存容量有重要影响 。如果封存场地是已枯竭油气田 ,储层压力过低也不利于封存 , 因为二氧化碳密度与溶解性都随压力减小 , 过低的储层压力意味着可封存的二氧化碳量较小 。

　　C.2. 8 断层位移年代对于了解二氧化碳沿断层的迁移以及对基础设施(例如现有井和/或注入井)的潜在损害非常重要 。 了解最近的断层位移年代有助于判断该断层是否为潜在活动断层 。

　　C.2.9 潜在小规模活动断层将影响场地储集能力 。宜通过钻探 、地球物理和地质数据以及注水试验来确认具有天然裂缝和地层压力不连续的场地的储集能力与可注入性 。宜明确储层和盖层中的小尺度活动断层是否可探测 。穿越储层的小规模活动断层可能增加注入项 目 中诱发地震的概率 。 因此 ,如果高分辨率的地球物理数据 显 示 存 在 潜 在 活 动 断 层 , 则 压 力 变 化 不 宜 超 过 使 这 些 断 层 发 生 滑 移 的 压 力 估计值 。

　　C.2. 10 已有井或废弃井质量是判断是否有可能发生泄漏的基础 。井 的 泄 漏 通 道 可 能 存 在 于 井 筒 环空 、井筒表面或者井筒内 ,这些泄漏通道在注入二氧化碳之前早已存在 。 因此 ,在二氧化碳注入实施之前 ,需要确定井筒的机械完整性 ,评估井的封井质量 , 以判断是否有可能发生二氧化碳泄漏 。

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　　参 考 文 献

　　[1] 二氧化碳捕集 、利用与封存环境风险评估技术指南(试行)(环办科技〔2016〕64号)

　　[2] Alcalde J,FludeS,Wilkinson M ,etal.Estimating geologicalCO2 storage security to deliver on climate mitigation[J] . NatCommun,2018,9. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04423-1.

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