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2地质储存泄露安全风险评价方法初探> CO2地质储存泄露安全风险评价方法初探-要求

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论文导读:至地表后,可能会造成人类健康和安全的潜在危险,以及陆地和海洋生态系统的破坏;如果注入的CO2纯度不是很高,在一些特定的环境下,H2S、S2、N2和其他气体将会和CO2一起埋存在储集体中,从而带来一些潜在的风险;CO2注入储集层后会使地层压力大大增加,如果注入压力超过地层压力,也可能产生诱发地震的危险[12-13]。
摘要 CO2地质储存作为一项有效、直接的碳减排技术,本质上属于环保型工程项目。在总结国内外已有的风险评价方法的基础上,结合CO2地质储存机理及工作属性,借鉴国际风险评价经验,以及我国核废料、一般工业固体废弃物填埋等类似工程项目风险评价工作方法,对适用于我国的CO2地质储存安全风险评价的定义进行了探讨,并将CO2地质储存泄露风险评价分为风险评价、风险评估与风险控制三部分内容。通过CO2地质储存泄露通道及泄露后可能产生的环境危害分析,建立了由地质因素、工程单元因素、施工因素及其它因素四个风险因子指标层及其亚层组成的CO2地质储存泄露的安全风险层次指标体系,初步提出了风险评估方法以及CO2泄露可接受的安全风险标准;最后根据CO2地质储存泄露风险提出了不同风险的控制方法及建议,对CO2地质储存场地选址中的安全风险评价、工程实施及监测具有一定意义。
关键词 CO2地质储存;泄露;安全风险评价;方法
A
文章编号 1002-2104(2012)08-0084-06 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.201

2.08.013

CO2地质储存作为一项有效、直接的碳减排技术,在大规模的实施之前,必须有安全的、成功的示范工程经验借鉴。目前,国际上开展工业规模的CO2地质储存工程已经有近10年的实际工作经验,特别是挪威北海Sleipner项目、阿尔及利亚的In Salah项目[1]、加拿大Weyburn油田CO2-EOR项目[2],以及以CO2地质储存监测为目的的澳大利亚Otway示范项目。
Holloway[3]是第一个开展CO2地质储存安全性研究的学者,之后Damen et al.[4]也提出了CO2地质储存可能产生的健康、安全及环境(HS&E)风险重要观点[5]。随着CO2地质储存项目的不断开展和研究,其相关的风险研究也越来越受到国内外学者的关注,取得了一系列的研究成果,但尚无成熟、完善的风险评价体系,且相关的评价方法不一定适合中国的法律法规体系。本文拟从CO2泄露可能引起的环境与安全危害出发,探讨适合我国背景的CO2地质储存安全风险评价方法。
1 CO2地质储存安全风险评价定义
风险是指特定事件发生的概率与可能危害后果的函数。风险评价是指确定危害事件发生概率(机率)和模拟事件的危害程度,计算其风险值的大小,对其可接受性作出评价,提出风险预防和消减控制措施及应急预案等,为风险管理提供依据和保障[6]。
对于地下工程而言,可以将风险定义为在以工程项目正常施工为目标的行动过程中,如果某项活动或客观存在足以导致承险体系发生各类直接或间接损失的可能性,那么就称这个项目存在风险[7]。
安全风险评价则是利用系统工程方法对拟建或已有工程、系统可能存在的危险性及其可能产生的后果进行综合评价和预测,并根据可能导致的事故风险的大小,提出相应的安全对策措施,以达到工程、系统安全的过程。安全风险评价的目的是应用安全系统工程原理和方法,对工程、系统中存在的危险、有害因素进行查找、识别和分析,判断工程、系统发生事故和急性职业危害的可能性及其严重程度,提出合理可行的安全对策措施,指导危险源监控和事故预防,以达到最低事故率、最小损失和最优的安全投资效益;为工程、系统制定防范措施和管理决策提供科学依据[8]。
CO2地质储存项目作为一项环保型工程,结合其机理及工作属性,借鉴国际风险评价经验,以及我国核废料、一般工业固体废弃物填埋等类似工程项目风险评价工作方法,将我国CO2地质储存安全风险评价的内容可以分为风险识别、风险估计和风险控制三部分。
2 风险识别

2.1 风险识别的定义

风险识别是从能引起CO2泄露的各种事件开始到失事的各种后果,逐一地鉴别每一个事件。起始事件可分为工程外部的和内部(本身)的。外部事件包括活动断裂、构造成因地裂缝、盖层扩散裂隙和地震引起的断层和裂缝等地质因素,以及灌注场地周边废弃的深部钻井等;内部事件包括工程灌注项目实施本身造成的CO2泄露。在这一阶段中,主要任务是通过专业判断和专业经验,结合可用资料的分析和现场勘察,制作出用以描述事件—后果序列的失事树。
风险识别包括生产设施、物质风险识别以及风险类别识别。对于CO2地质储存而言,具有风险的设施包括废弃井、灌注井和监测井井筒的完整性、井口装置、泵室、阀室等工程单元以及地质因素的各类泄漏通道;具有风险的物质仅为摘自:毕业论文格式下载www.7ctime.com
CO2;风险事故为泄漏[9]。

2.2 CO2地质储存泄露通道

张森琦等[10]将CO2地质储存泄漏通道分为人为泄漏通道、地质构造泄漏通道以及跨越盖层和水力圈闭泄漏通道三类。其中,人为泄漏通道主要包括CO2灌注井、监测井和场地原有废弃井等;地质构造泄漏通道分为断裂构造泄漏通道、盖层扩散裂隙构造泄漏通道、构造成因地裂缝泄漏通道和地震成因构造泄漏通道四种。

2.3 CO2泄露可能产生的环境危害

IPCC特别报告[11]推断,CO2地质储存可能出现由于泄漏进入饮用地下水的补给层而导致地下水污染;CO2泄露至地表后,可能会造成人类健康和安全的潜在危险,以及陆地和海洋生态系统的破坏;如果注入的CO2纯度不是很高,在一些特定的环境下,H2S、S2、N2和其他气体将会和CO2一起埋存在储集体中,从而带来一些潜在的风险;CO2注入储集层后会使地层压力大大增加,如果注入压力超过地层压力,也可能产生诱发地震的危险[12-13]。
3 风险评估

3.1 风险因子的选择及权重的确定

通过CO2地质储存的安全风险识别成果,建立了CO2地质储存的安全风险层次指标体系,如表1所示。
(1)地质因素,如活动断裂、盖层扩散裂隙、构造成因地裂缝、地震成因的活动断裂和地震裂缝,以及跨越盖层和水力圈闭可能是造成CO2泄漏的主要地质因素,且地震对地下储存库的破坏性最大。学位论文www.7ctime.com
5 结论文导读:ammoth山以及卡麦隆Nyos湖天然CO2泄露事件为CO2地质储存泄露安全风险评价提供了较好的类比研究对象。不同法规框架下的CO2地质储存安全风险评价方法有所不同,本文在总结部分国外CO2地质储存风险评价理论及方法的基础上,结合我国背景提出安全风险评价方法,对我国开展CO2地质储存安全风险评价具有一定的理论探索

CO2地质储存泄露可能会产生的环境与安全危害机理以及危险极限值有待进一步结合工程实践、天然CO2泄露开展数值模拟以及实验研究。例如加利福尼亚的Mammoth山以及卡麦隆Nyos湖天然CO2泄露事件为CO2地质储存泄露安全风险评价提供了较好的类比研究对象。
不同法规框架下的CO2地质储存安全风险评价方法有所不同,本文在总结部分国外CO2地质储存风险评价理论及方法的基础上,结合我国背景提出安全风险评价方法,对我国开展CO2地质储存安全风险评价具有一定的理论探索意义。
(编辑:刘照胜)
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Method of Geological Storage Project
DIAO Yu-jie ZHANG Sen-qi GUO Jian- REN Mei-juan LI Xu-feng
(Center for Hydrogeology and Environmental Geology,cas,Baoding Hebei 071051,China)
Abstract
As a direct and effective carbon abatement technology, CO2 geological storage belongs to environmental protection projects. On the basis of generalization of the existing methods of CO2 geological storage risk assesent at home and abroad, the definition of CO2 geological storage safety risk assesent suitable for China was discussed in this paper, combined with CO2 geological storage mechani and property, international experience as well as the risk assesent methods on engineering project such as the landfill of nuclear waste and industrial solid waste in China. The main contents of CO2 geological storage safety risk assesent were divided into risk identification, risk evaluation and risk control. On the basis of the research on CO2 leakage channels and possible environmental hazard源于:论文标准格式www.7ctime.com
s, hierarchy indicators system for safety risk of CO2 leakage composed of four risk factors of index layers and its sublayers involved with geological, engineering units, construction and other factors was established to preliminarily present the risk assesent method and acceptable safety risk criterion on CO2 leakage. Finally, the CO2 geological storage leakage risk control methods were suggested which could provide a guideline for safety risk assesent in site selection, engineering implementation and monitoring.
Key words CO2 geological storage; leakage; safety risk assesent; method