一、规模化二氧化碳地质储存选址的基本原则
所谓“规模化CO2地质储存”相当于欧美等发达国家的“商业运行”CO2地质储存。目前，国内对于规模化CO2地质储存年灌注量尚无界定。在此借鉴澳大利亚的划分方案，即中试阶段CO2地质储存量为5～10000t/a，示范工程阶段CO2地质储存量为50～100000t/a，商业运行阶段CO2地质储存量为(400～500)×104t/a。结合我国CO2地质储存地质条件和国情，初步确定中国规模化单项CO2地质储存工程灌注量为≥100×104t/a。
欲实现深部咸水含水层CO2地质储存必须满足CO2以超临界流体态的形式储存于地下，即储存深度必须≥800m。CO2地质储存相当于营造一个地下人工气藏，其选址条件主要考虑以下因素:位于地质构造稳定的地区，地震、火山活动和活动断裂不发育，所储存的气体向大气泄漏的可能性微小;储层孔隙度和渗透率高，有一定厚度，能达到所需要的存储容量;上覆有不透气的盖层(张洪涛等，2005;孙枢，2006;许志刚等，2008)。
与天然气藏储层条件不同的是还要考虑以下因素:储层压力超过CO2的临界值，在这种压力下CO2受到压缩，密度达到600～800kg/m3，浮力低于天然气而高于原油;较低的地热梯度和地热流值，使CO2在较小的深度下能达到较高的密度;对人类社会、自然环境和资源带来的负面影响小(沈平平等，2009)。
综上所述，既有可灌注性良好的储层，又有稳固的盖层，区域地质构造稳定，地震、火山活动和活动断裂不发育，无未贯通性的盖层裂缝、断裂和废弃井等地质缺陷风险因素，能够确保CO2安全地质储存1000年以上，且灌注场地地面工程不受地表不良地质作用影响，源汇匹配合理，成本相对较低，并符合当地工农业发展规划、相关法律政策和环境保护目标要求，以及“地下决定地上，地下顾及地上”是深部咸水含水层CO2地质储存选址的基本原则。
1.目标储层具有可储存CO230年以上，有效储存量大的原则
就现代燃煤电厂的平均使用寿命而言，深部咸水含水层CO2地质储存场地合理使用年限应大于30年。
深部咸水含水层CO2地质储存场地的使用年限是从注入CO2开始至封场结束的时间。从理论上讲，使用时间越长，单位CO2地质储存的费用就越低。因此，场地使用年限在选址时就应首先予以充分考虑。
有效储存量是通过应用一定的技术条件(地质上的和工程上的)来限制储存量的评估范围，如储层的物理条件(孔隙度、渗透率、温度和压力)、埋深、盖层稳定性和安全性，以及该储存区域其他资源(油、气、煤、地热和矿产等)的开发利用情况等。
为确定拟选场地有效储存量须通过地球物理勘探、钻探、样品采集与测试、灌注试验与监测等手段进行数据采集，明确储层的几何形状、圈闭构造的完整性，以及储盖层的埋深、厚度、孔隙度、渗透率、非均质性、压力、温度、岩石矿物学特征、流体流动方向、咸水含水层的矿化度等数据，筛选潜在的储层，通过数值模拟初步确定场地有效储存量和使用年限。
2.安全原则
安全原则是深部咸水含水层CO2地质储存选址的重要原则。CO2地质储存潜在的泄漏路径有(IPCC，2006):①如果CO2能突破盖层毛细管的吸附压力，那么CO2就可以通过盖层的孔隙系统发生泄漏;②通过盖层中断层和裂缝通道系统泄漏;③通过人为因素，如对废弃井或现有钻井套管水泥封固存在质量问题发生泄漏;④通过储层与周围岩层的水动力系统进行泄漏(许志刚等，2008);泄漏方式有侧向泄漏(断层、跨越水力圈闭、溢出点)、通过盖层裂缝或断裂以及井筒泄漏(封井泥浆、井壁腐蚀)等(江怀友等，2008)。
泄漏的CO2对当地环境的影响主要表现在:一是可能增大接纳水体的酸度，打破原有的地球化学和生态平衡，导致地下水污染;二是一旦发生大规模地层运动，大量的CO2泄漏地表将给附近地区造成毁灭性的灾难(周锡堂等，2006)，影响人群健康;此外，还可能诱发地震，产生地面变形，产生地质灾害。
因此，在工程选址阶段必须开展场地地质资料搜集、遥感地质调查、场地综合地质调查、地球物理勘探、钻探、灌注试验和环境背景监测等工作，查明场地盖层封闭性质量，有无废弃钻井、断裂等等潜在的CO2泄漏通道。明确储层上部是否有可供工农业利用的地下水含水层、与可利用地下水主要补给区的关系及距离、与河流、水库等地表饮用水水源的位置关系及距离、与固定居民点的距离、与固定居民点的主导风向关系，以及与其他需要特别保护的目标区的距离等基本数据。在选址阶段，排除因地质缺陷导致深部咸水含水层CO2地质储存局部风险的产生。
3.经济原则
以合理的技术和经济方案，以较少的投资，不过多额外地消耗其他化石能源，实现深部咸水含水层CO2地质储存，是现阶段CO2地质储存选址的基本原则。
对此，在工程选址阶段要查明CO2源的分布和规模、碳源距离、基础设施(水、电、交通、通讯、医疗等)，对场地征地、CO2灌注工程建造等价格进行了解，对运输方式进行论证，提出最佳的经济方案。
4.符合一般建设项目环境保护选址条件，不受外部不良地质因素影响的原则
目前，有关CO2地质储存实践更多的是把CO2作为工业废物来看待。由此界定，CO2地质储存工程属环保型项目。同时因为CO2地质储存存在着泄漏的风险，所以，在选址阶段就应坚持符合一般建设项目环境保护选址条件的原则。
如《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598－2001)规定:
1)填埋场场地的选择应符合国家及地方城乡建设总体规划要求，场地应处于一个相对稳定的区域，不会因自然或人为的因素而受到破坏。
2)填埋场场地不应选在城市工农业发展规划区、农业保护区、自然保护区、风景名胜区、文物(考古)保护区、生活饮用水源保护区、供水远景规划区、矿产资源储备区和其他需要特别保护的区域内。
3)填埋场距飞机场、军事基地的距离应在3000m以上。
4)填埋场场界应位于居民区800m以外，并保证在当地气象条件下对附近居民区大气环境不产生影响。
5)填埋场场地必须位于百年一遇的洪水标高线以上，并在长远规划中的水库等人工蓄水设施淹没区和保护区之外。
6)填埋场场地距地表水域的距离不应小于150m。
7)填埋场场地的地质条件应符合下列要求:位于地下水饮用水水源地主要补给区范围之外;地质结构相对简单、稳定，没有断层;
8)填埋场场地选择应避开下列区域:破坏性地震及活动构造区;海啸及涌浪影响区;湿地和低洼汇水处;地应力高度集中，地面抬升或沉降速率快的地区;溶洞发育带;废弃矿区或塌陷区;崩塌、岩堆、滑坡区;山洪、泥石流地区;活动沙丘区;尚未稳定的冲积扇及冲沟地区;高压缩性淤泥、泥炭及软土区以及其他可能危及填埋场安全的区域。
9)填埋场场地应选在交通方便、运输距离较短，建造和运行费用低，能保证填埋场正常运行的地区。
以上环境保护选址条件，可供深部咸水含水层CO2地质储存地面工程选址时借鉴。
图9－3中国CO2地质储存工作阶段与潜力分级图
二、二氧化碳地质储存选址程序与地质工作重点
基于我国多年来地质矿产和地下水资源勘查实践，我国CO2地质储存地质选址工作程序也是一个分阶段、循序渐进式的专业技术工作，是全国CO2地质储存潜力与适宜性评价工作的深化和延续。CO2地质储存选址包括规划选址和工程选址两大阶段。
全国CO2地质储存潜力与适宜性评价工作包
括如下5个阶段:第一阶段国家级预测潜力评价;第二阶段盆地级推定潜力评价;第三阶段目标区级控制潜力评价;第四阶段场地级基础储存量评价和第五阶段灌注级工程储存量评价。按CO2地质储存潜力评价精度由低到高，依次分称CO2地质储存潜力与适宜性评价E、D、C、B、A级(表9－6)。对应碳封存领导人论坛(CSLF，2008)CO2储存量金字塔分级图见图9－3，各级别潜力含义见表9－6内说明，与CSLF储存量金字塔分级的异同见表9－7。
深部咸水含水层CO2地质储存规划选址的第一阶段是国家级潜力与适宜性评价;第二阶段为盆地级一、二级构造单元潜力与适宜性评价;第三阶段为盆地三级构造单元圈闭级(CO2地质储存目标靶区)潜力与适宜性评价;第四阶段即工程选址阶段。
规划选址的第一、第二阶段主要是对国家级和盆地级CO2地质储存潜力进行评价。第三阶段重点是在选择出可供CO2地质储存的圈闭或地区的基础上，对圈闭内各地质时代形成的储、盖层做精细描述和刻画，通过圈闭内物化探资料、井筒资料和综合研究资料，采用综合评价方法，对圈闭CO2地质储存条件进行评价，优选出CO2地质储存目标靶区。
表9－6全国CO2地质储存潜力与适宜性评价地质工作阶段划分
表9－7中国CO2地质储存潜力分级与CSLF(2008)对比表
图9－4深部咸水含水层CO2地质储存选址工作流程图
第四阶段即工程选址阶段，开始于沉积盆地各三级构造单元CO2地质储存目标靶区(圈闭)评价所筛选出的3处以上比选场地。通过对各比选场地相关资料全面搜集、遥感调查、现场实地综合地质调查、地球物理勘探等工作，获取各类评价参数，详细评价这些比选场地，选择出优选场地，最终评价推荐出当地公众、政府和业主可接受的CO2地质储存工程选定场地。
深部咸水含水层CO2地质储存工程选址程序包括比选场地选址、优选场地选址和选定场地选址三大阶段。各阶段排序选出的场地分称比选场地、优选场地和选定场地(图9－4)。
(一)比选场地选址及地质工作重点
比选场地选址工作宜在沉积盆地各三级构造单元内圈闭级CO2地质储存潜力与适宜性评价的基础上，本着“地下决定地上，地下顾及地上”的原则所筛选出的3处以上比选场地而开展，相当于地质矿产和地下水水源地勘查的普查阶段，地质工作程度初步确定为1∶5万，选址控制面积依储存规模而定，宜大不宜小。
该阶段地质工作以3处以上比选场地为研究对象，首先在已有区域地质资料的基础上，通过比选场地已有钻孔、地震地球物理、储、盖层和流体资料等资料的搜集，重点对800～3500m深度区间各地质时代形成的储、盖层进行概化，确定和分析、描述各评价指标。进而本着“先遥感，后地面地质调查，再物探”的工作程序，依次开展:①1∶5万遥感技术选址→②1∶5万综合地质调查选址→③2D/3D地球物理勘探选址。如果过程①、②和③依次分别得出“可选”的结论，各项选址工作亦依次正常进行;若过程①、②和③分别得出“不可选”的结论，则须对目标靶区进行复核评价，重新确定比选场地，重复上一过程。最后依新获资料对3处以上比选场地进行综合评价和排序，给出1处以上待优选的场地。如果不能给出待优选的场地，则返回第三阶段目标靶区确定阶段，因此，沉积盆地内CO2地质储存目标靶区的确定是至关重要的。
CO2地质储存比选场地评价结束后应提交比选场地可行性研究报告，目的是利用充足的资料说明是否具有可选性和下一步工作建议。
(二)优选场地勘查及地质工作重点
该阶段工作对象是上一阶段确定的1处以上待优选的场地，相当于地质矿产和地下水水源地勘查的详查阶段，工作精度为1∶1万，初步确定待优选场地地质工作控制面积为25km×25km。目的是通过对场地已有资料深入分析、1∶1万综合遥感、1∶1万综合地质调查、3D/4D地震地球物理勘探，基本查明场地储、盖层地层岩性、地质构造、活动断裂、地壳稳定性、地质灾害、社会经济、气象水文和矿产资源分布等。深入研究待优选场地CO2地质储存地质条件，通过地质建模和数值模拟，计算有效储存量。最后对待优选的场地进行综合评价和排序，确定出选定场地。
优选场地综合评价结束后，应编制优选场地综合地质评价技术报告。报告应详细说明优选场地的综合地质条件与各种利弊因素，进行综合评价与排序，给出选定场地，并对下一步工作提出建议，并以报告的形式提交项目业主单位，再由业主单位报请官方审批，列入国家或地方的计划项目。
优选场地综合地质评价技术报告是CO2地质储存选址的关键依据和工程立项依据，标志着CO2地质储存项目由选址阶段正式过渡到工程阶段。该报告也是场地进入钻探及灌注试验阶段的依据。如果该阶段工作得到“不可选”的结论，以上选址工作将面临返回第一或第二阶段进行重新选址的风险。
(三)选定场地勘查及地质工作重点
选定场地勘查工作相当于地质矿产和地下水水源地勘查的勘探阶段，工作手段以钻探、岩心样品采集与测试试验、CO2环境背景值监测、CO2灌注试验、灌注期动态监测和数值模拟为主。通过优选场地钻探、储盖层岩心采集、测试与试验、井中物探、CO2地质储存灌注试验、地质模型修正与数值模拟等工作，重点解决选定场地的可灌注性、使用年限等关键技术问题。
钻探及灌注试验场结束后，应编写“二氧化碳地质储存场地勘查与场地选定报告”。报告应详细说明选定场地的综合地质条件，评价选定场地CO2可灌注量，安全及环境影响、经济合理性等。如具备规模化CO2地质储存条件，则转入工程性实际灌注，选址结束。
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