進(jìn)入二氧化碳管道的介質(zhì)質(zhì)量要求 編制說明

《進(jìn)入二氧化碳管道的介質(zhì)質(zhì)量要求》征求意見稿編制說明二〇二四年十二月一、工作簡況 2二、國家標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定國家標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容 3三、主要試驗（或驗證）的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果 5四、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的程度，以及與國際、國外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對比情況，或與測試的國外樣品、樣機的有關(guān)數(shù)據(jù)對比情況 13五、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系 16六、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù) 16七、國家標(biāo)準(zhǔn)作為強制性國家標(biāo)準(zhǔn)或推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)的建議 17八、貫徹國家標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議（包括組織措施、技術(shù)措施、過渡辦法等內(nèi)容） 九、廢止現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議 十、其他應(yīng)予說明的事項 2一、工作簡況年碳達(dá)峰，2060年碳中和目標(biāo)，CCUS是必不可少的技術(shù)手段。管道輸送二氧我國碳源分散，來源多樣，捕集的二氧化碳含有不同類型的雜質(zhì)（如N2、2也要滿足碳捕集技術(shù)、工業(yè)應(yīng)用和CCUS驅(qū)油和封存對二氧化碳介質(zhì)質(zhì)量的特3（1）首先對國內(nèi)外現(xiàn)有的二氧化碳長輸管道項目和CCUS上下游需求進(jìn)行織（ISO）的部分標(biāo)準(zhǔn)等。在此基礎(chǔ)上，結(jié)包括二氧化碳純度、雜質(zhì)含量、含水量等關(guān)鍵參數(shù)（2）明確指標(biāo)及對應(yīng)參數(shù)確定，完善標(biāo)準(zhǔn)草案，形成《進(jìn)入二氧化的介質(zhì)質(zhì)量要求》征求意見稿。開展理論、數(shù)值模擬及試驗驗證研究，為管輸結(jié)合工程建設(shè)實際，對與介質(zhì)質(zhì)量相關(guān)內(nèi)容提出措施建二、國家標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定國家標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容溫度、附錄B二氧化碳化學(xué)品安全技術(shù)說明書和參考文獻(xiàn)等部分，各部分主要4GB/T5832.1氣體分析微量水分的測定GB/T27893天然氣中顆粒物二氧化碳輸送管道工程engineeringofcarbondioxidepipelinetransportation超臨界二氧化碳輸送supercriticalcarbondioxidetr二氧化碳捕集與封存(CCS)carboncap規(guī)定了管輸二氧化碳介質(zhì)組分的試驗方法、5預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果體積分?jǐn)?shù)75.01-78.95；國外除個別管道低于95%以外，總體二氧化碳純度均高純度為97.29%。中海油針對我國南海東方1-1氣田終端二氧化碳特點，即二氧化碳純度為99.6139%，考慮采用管道輸送。國內(nèi)目前大部分輸送管道的二氧化表2國內(nèi)CO2管道氣體組成匯總表（mol%）組分齊魯石化-勝利油田百萬噸級CO2管道延長油田超臨界含雜質(zhì)CO2管網(wǎng)新疆油田百萬噸級超臨界CO2管道示范工程某油田管道中海油某項目海管氣體東方田CO299.293198.804299.598.670297.2999.6139CO0.03630.76750.00100H20.0120.04350.00100N20.62890.33050.180.53540.0777CH40.00030.01350.150.080.360.3017Ar0.00950.003300.0226CH3OH0.01910.0053O2000.00100.84H2S0.00040.01090.0010.0006<10ppm(wt)H2O0.00010.02130.0060.005<200ppm(wt)0C2+0.00150.660.160.00676SOx0.0050.0131<200mg/m3NOx0.0050.0131），管道環(huán)境溫度5℃。③應(yīng)嚴(yán)格控制管輸二氧化碳不凝氣組分含量，用于CCUS-EOR驅(qū)油，管輸總量宜小于4mol%；其中，管輸二氧化碳不凝氣中氫氣含量不宜大于7500ppm（體積分?jǐn)?shù)），ISO建議大于95mol%，國內(nèi)石化行標(biāo)SH/T3202-2018對分?jǐn)?shù)）；超臨界/密相輸送時，二氧化碳介質(zhì)含量宜大于95%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。”不凝氣，是指CO2輸送和注入工況下，部分以氣體狀態(tài)存在的化學(xué)物質(zhì)。應(yīng)嚴(yán)格控制管輸二氧化碳不凝氣組分含量，用于CCUS-EOR驅(qū)油，管輸二氧化7CCS封存，管輸二氧化碳不凝氣（氮氣、氬氣、氧氣、一氧化碳、氫氣等）總從國外CO2輸送管道的實際運行經(jīng)驗來看，在CO2集中處理工藝中，除產(chǎn)品組分CO2以外含量最多的就是不凝氣組分。不凝氣作為雜質(zhì)成分，為降低壓縮成本有必要對其進(jìn)行嚴(yán)格限制。國外通常將不凝氣總量限值到4%~5%以下。且在地質(zhì)利用方面不凝氣組分不利于混相形成，驅(qū)油用CO2中不凝氣組分指標(biāo)雜質(zhì)（vol%）NETLISO27913SH/T3202H2<0.75mol%滿足客戶要求即可N2<2mol%Ar/CH4/CO≤0.0035<0.2mol%O2≤0.001根據(jù)下游用戶要求確定總不凝氣<4<48氣管道工程設(shè)計規(guī)范》(GB50251-2018)，管輸天然氣氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足天然氣標(biāo)準(zhǔn)中Ⅱ類要求，即進(jìn)入輸氣管道的氣體水露點應(yīng)低于輸送條件下最低環(huán)境溫度響。ISO與NETL在制定管道輸送CO2流體中H2S的最大含量9注氣井井底壓力25-30MPa，H2S含量<14ppm部分區(qū)域不滿足要求，H2S含量雜質(zhì)（vol%）NETLISO27913SH/T3202KMCO2DenburyH2S≤0.01<0.02≤0.001（wt）0.0020.0015SO2≤0.01健康安全要求≤0.01防腐要求：<0.005---總硫--≤200mg/m3（以硫計）50g/m3-部分啟動狀態(tài)，在標(biāo)準(zhǔn)檢驗規(guī)則部分規(guī)定，硫化氫含量的瞬時值按照15mg/m3不存在液態(tài)水和液態(tài)烴?！逼渲蠵CO2為二氧化碳純度，VCO2為二氧化碳的體積，V總為混合氣體的總體其中為d絕對濕度，mv為水蒸氣的質(zhì)量，md為干空氣的質(zhì)量。其中φ為相對濕度，e為空氣中水蒸氣的實際分壓力，E為同溫度下飽和水其中Ci為雜質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)，Vi為雜質(zhì)的體積，V總為混合氣體的總體積。其中pi為雜質(zhì)的質(zhì)量濃度，mi為雜質(zhì)的質(zhì)量，V為混合氣體的總體積。13610或GB/T28726的規(guī)定執(zhí)行，允許采用其它等效方法，當(dāng)對測定結(jié)果有異（6）二氧化碳介質(zhì)中非甲烷總烴含量測定可按GB/T28726或GB/許采用其它等效方法，當(dāng)對測定結(jié)果有異議時，按照GB/T28726規(guī)定的方法執(zhí)（1）首次進(jìn)入二氧化碳長輸管道的氣體應(yīng)對本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的所有質(zhì)量指標(biāo)），合后CO2含量需達(dá)到95%以上，才能保證油田CO2注入和油藏開發(fā)要求。針對非混相驅(qū)油藏專業(yè)建議采用碳源產(chǎn)品濃度95%，CCUS-EOR工程中管道氣碳源中CO2含量需要達(dá)到99%以上。地質(zhì)封存通常要求CO2純度達(dá)到90%以上，比驅(qū)油所需濃度略低。不過純度越高，封存效果越穩(wěn)定，且封存后的泄漏風(fēng)險更低。在封存過程中的CO2最裂壓力，以避免破壞封存層的巖石結(jié)構(gòu)，同時確保CO2能安全滲透到預(yù)定的封設(shè)計、建設(shè)和運營等方面的要求和推薦做法。標(biāo)準(zhǔn)中提到為避免CO2中的雜質(zhì)影響管道完整性，在設(shè)計階段應(yīng)規(guī)定CO2流中允許的最大雜質(zhì)含量。國內(nèi)也制定了SH/T3202-2018《二氧化碳輸送管道工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，中提出了陸上二氧GB/T42797《二氧化碳捕集、輸送和地質(zhì)封存管道輸送系統(tǒng)》為針對二氧方法的建立對于驅(qū)油用、封存用或工業(yè)用CO2的質(zhì)量保障將起到重要作用。標(biāo) 法進(jìn)行了充分的研究和試驗驗證，使本標(biāo)準(zhǔn)具有綜合考慮CCUS上下游對二氧化碳純度、雜質(zhì)含量等質(zhì)量要求，促使上游年碳達(dá)峰，2060年碳中和目標(biāo)，CCUS是必不可少的技術(shù)手段。管道輸送二氧量要求的國家標(biāo)準(zhǔn)，可以促進(jìn)整個CCUS產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，助力我國碳中和的實四、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的程度，以及與國際、國外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對比情況，或與測試的國外樣品、樣機的有關(guān)數(shù)據(jù)對比情況本標(biāo)準(zhǔn)未直接采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)在制訂過程中對國內(nèi)本標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，參考了相關(guān)國內(nèi)外CO2輸送管道實際工況，并協(xié)調(diào)了管道的二氧化碳純度在99%以上，其中，吉林油田CO2體積分?jǐn)?shù)75.01-78.95；管道名稱CO2含量（mol%）管長管徑輸量溫度(℃)壓力（MPa）國內(nèi)齊魯石化-勝利油田管道99.293172299.9（內(nèi)徑）100×104常溫延長油田管道98.804242/63/2.8168/140/6536×10445新疆油田CO2管道示范項目99.5273300×10435中石油工程建設(shè)有限公司西南分公司研究項目《CO2輸送管道工藝與流動保障技術(shù)資料》98.6702457（kg/s)30中海油某項目海管氣體97.29-----99.6139----吉林油田75.01-78.95中原油田國際Cortez95(vol%)808762（內(nèi)徑）19.3×106439.6-18.6CanyonReefCarriers85-98(vol%)225406.4（內(nèi)徑）4.6×106--CentralBasin98.5(vol%)230406.4（內(nèi)徑）11.5×106-15.1-17.3NEJD98.7-99.4(vol%)295508（內(nèi)徑）---Weyburn96(vol%)330304.8-355.6（內(nèi)徑）4.62×106-18.6-20.4SheepMountain96.-97.4(vol%)656609.6（內(nèi)徑）9.2×106-83-97BravoDome99.7(vol%)350508（內(nèi)徑）7.3×106--Sleipner93-96(vol%)328----國內(nèi)二氧化碳輸送管道二氧化碳質(zhì)量詳細(xì)指標(biāo)見表6所示。中國石化首條度為97.29%。中海油針對我國南海東方1-1氣田終端二氧化碳特點，即二氧化碳純度為99.6139%，考慮采用管道輸送。國內(nèi)目前大部分輸送管道的二氧化碳組分齊魯石化-勝利油田百萬噸級CO2管道延長油田超臨界含雜質(zhì)CO2管網(wǎng)新疆油田百萬噸級超臨界CO2管道示范工程某油田管道中海油某項目海管氣體東方田CO299.293198.804299.598.670297.2999.6139CO0.03630.76750.00100H20.0120.04350.00100N20.62890.33050.180.53540.0777CH40.00030.01350.150.080.360.3017Ar0.00950.003300.0226CH3OH0.01910.0053O2000.00100.84H2S0.00040.01090.0010.0006<10ppm(wt)H2O0.00010.02130.0060.005<200ppm(wt)0C2+0.00150.660.160.0067SOx0.0050.0131<200mg/m3NOx0.0050.01312序號組分KMCO2Denbury公司1CO2>95%>95%2N2＜4%＜4%3烴＜5%＜5%4H2O0.0638%（30lb/MMscf）0.047%（257ppmwt）5O2＜0.0136%（10ppmwt）-6H2S0.00127%-0.0254%（10-200ppmwt）0.0015%7乙二醇4.01×10-6%（0.3gal/MMscf）-美國美國和加拿大挪威組分Cortez管道CanyonReefCarriersCentralBasin管道NEJD管道SheepMountain管道BravoDome管道Weyburn管道Sleipner管道CO295>95（實際85-98）98.598.7-99.496.-97.499.79693-96vol%CH42-150.20.3-0.7N240.30.6-0.90.3＜300ppm3-5vol%H2S0.02<200ppm<20ppm（spec）---0.9<150ppmC2+----0.3-0.6-2.30.5-2.0vol%CO------0.1O2--<10ppmwt（spec）---<50ppmwtH2O257pp