CO2地質(zhì)利用與封存的關(guān)鍵技術(shù)清單

魏 寧，劉勝男，李小春，張 賢，賈國偉，魏 鳳，胡元武

(1.中國科學(xué)院 武漢巖土力學(xué)研究所 巖土力學(xué)與工程國家重點(diǎn)試驗(yàn)室，湖北 武漢 430071；2.中國21世紀(jì)議程管理中心，北京 100038； 3.中國科學(xué)院 武漢圖書情報(bào)中心，湖北 武漢 430071)

0 引 言

CO2捕集、利用與封存(CCUS)是目前實(shí)現(xiàn)大規(guī)?；茉戳闩欧诺闹匾夹g(shù)選擇，是未來電力、鋼鐵、水泥和化工行業(yè)的主要碳減排手段[1-5]，預(yù)計(jì)到2070年，全球上述4個行業(yè)的累計(jì)碳減排貢獻(xiàn)度分別可達(dá)15%、37%、50%與22%[6]。世界主要發(fā)達(dá)國家的碳中和路徑中均包含了CCUS技術(shù)[7-9]，并出臺了一系列激勵政策，如美國的45Q法案。全球范圍內(nèi)大規(guī)模CCUS項(xiàng)目數(shù)量不斷增加[10]，CCUS已進(jìn)入商業(yè)初期階段，減排規(guī)模約4 000萬t/a，規(guī)?；?百萬t/a以上規(guī)模)與集群化發(fā)展趨勢非常明顯[10]。自2004年以來我國多部委制定并發(fā)布了10余項(xiàng)相關(guān)國家政策和發(fā)展規(guī)劃[11-12]，有序推進(jìn)CCUS技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用示范，并開展了廣泛的國際合作。目前已建成35個碳捕集與地質(zhì)利用封存示范項(xiàng)目，累計(jì)注入CO2200萬t/a，注入能力達(dá)170萬t/a[12-14]，初步形成了CCUS技術(shù)體系。2020年，全國統(tǒng)一碳市場為CCUS技術(shù)發(fā)展提供了減排預(yù)期，碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)對CCUS提出了更高要求[15]。

全流程CCUS主要分為CO2捕集壓縮、運(yùn)輸、利用與封存環(huán)節(jié)，包含的技術(shù)、設(shè)備和材料種類多、數(shù)量大，涉及的知識產(chǎn)權(quán)繁雜[16]。目前鮮見各環(huán)節(jié)技術(shù)的公開研究，尤其鮮見關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)狀水平、發(fā)展特征、技術(shù)供應(yīng)商等方面的評估。為推動CCUS規(guī)模化發(fā)展、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)示范及其知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，筆者主要采用專家評估方法對CO2地質(zhì)利用與封存(CGUS)技術(shù)進(jìn)行技術(shù)識別、分級、多目標(biāo)與成熟度分析，最終形成關(guān)鍵技術(shù)清單和技術(shù)研發(fā)建議。

1 關(guān)鍵技術(shù)評估方法

根據(jù)魯賓斯坦(RUBENSTEIN A H)對技術(shù)評估方法的分類，評估方法有專家評估、經(jīng)濟(jì)分析、運(yùn)籌學(xué)評價(jià)和綜合評價(jià)4類[17-18]。專家評估法是以評價(jià)者的主觀判斷為基礎(chǔ)，以分?jǐn)?shù)或指數(shù)等作為評價(jià)尺度，適合缺少數(shù)據(jù)資料、無法實(shí)現(xiàn)定量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)研究、依靠專業(yè)知識與經(jīng)驗(yàn)開展評估的項(xiàng)目。因此,現(xiàn)階段的CGUS關(guān)鍵技術(shù)清單研究主要采用專家評估方法。德爾菲法作為專家評估方法具有匿名性、多次反饋、小組統(tǒng)計(jì)、專家意見獨(dú)立等特點(diǎn)，適合研究時間長、范圍廣和資料缺乏的項(xiàng)目。德爾菲法技術(shù)評估流程為：

1)成立技術(shù)研究小組，技術(shù)調(diào)研、篩選、初步分類。調(diào)研分為工程現(xiàn)場與文獻(xiàn)調(diào)研，調(diào)研范圍包括中外CCUS科研技術(shù)單位、示范項(xiàng)目、技術(shù)設(shè)備廠家、實(shí)驗(yàn)室、相關(guān)報(bào)告、著作論文、專利文獻(xiàn)、指南報(bào)告、技術(shù)手冊及規(guī)范材料等，調(diào)研時間為2010—2021年。

2)組成專家組。選擇具有代表性和權(quán)威性的專家，包括技術(shù)專家，研究管理人員，中石油與中石化下屬勝利油田、吉林油田、華東石油局、江蘇油田、延長油田、長慶油田、國家能源集團(tuán)鄂爾多斯CCS等示范項(xiàng)目、華能CCS項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或管理人員。

3)設(shè)計(jì)專家調(diào)查表。專家對初步篩選分類的技術(shù)從不可替代性、高效安全性、投資占比、發(fā)展?jié)摿?、技術(shù)差距與核心要素6個目標(biāo)進(jìn)行評分。多目標(biāo)評估的評分說明見表1，最高分為5分、最低分為1分、尚無概念為0分。

技術(shù)差距是指一項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)外技術(shù)成熟度的差距。技術(shù)成熟度(TRLs)是判定該技術(shù)是否優(yōu)先部署的指標(biāo)[19-20]。美國能源部的研究將CCUS技術(shù)成熟度的等級分為9級[21]，考慮到有些技術(shù)在國際上已經(jīng)商業(yè)化，本研究將TRLs等級增加到10級，第10級為商業(yè)化運(yùn)行階段，見表2。

表2 技術(shù)成熟度分級Table 2 Classification of technical readiness levels

續(xù)表

4)實(shí)施組織調(diào)查。在前期調(diào)研基礎(chǔ)上，分別邀請專家對調(diào)查表評分，回收匯總后再分發(fā)給各位專家，讓專家比較修改自己的意見和判斷，最終匯總表格。

5)整理結(jié)果。每項(xiàng)技術(shù)的最終評分按照式(1)計(jì)算，評分S≥2.5確定為關(guān)鍵技術(shù)：

(1)

式中，S為總評分；W為目標(biāo)權(quán)重；V為目標(biāo)得分；n為目標(biāo)數(shù)量。

2 CGUS技術(shù)識別與分類

CGUS由總到分、由粗到精逐級分類為技術(shù)領(lǐng)域、技術(shù)大類、技術(shù)子類、技術(shù)亞類和技術(shù)要素，如圖1所示(技術(shù)亞類只列舉部分技術(shù))。技術(shù)領(lǐng)域包括陸上/海洋CO2強(qiáng)化深部咸水開采或咸水層封存(CO2-EWR)、陸上/海洋枯竭油氣田封存、強(qiáng)化石油開采(CO2-EOR)、強(qiáng)化煤層氣開采(CO2-ECBM)、強(qiáng)化天然氣開采(CO2-EGR)、強(qiáng)化地?zé)衢_采(CO2-EGS)、強(qiáng)化鈾礦地浸開采(CO2-EUL)等[12-13,19]。各領(lǐng)域大部分技術(shù)在傳統(tǒng)油氣、地礦等行業(yè)已經(jīng)存在，具有一定的研發(fā)與應(yīng)用基礎(chǔ)，一部分技術(shù)需針對CO2性質(zhì)和復(fù)雜的地質(zhì)條件進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。這些正在或有待改進(jìn)和優(yōu)化的技術(shù)在各技術(shù)領(lǐng)域中具有一定通用性，根據(jù)通用程度細(xì)分為共性技術(shù)和特需技術(shù)。共性技術(shù)在各技術(shù)領(lǐng)域的通用性較高；特需技術(shù)根據(jù)各領(lǐng)域的特定條件、工藝、方法形成。本文主要以陸上咸水層封存技術(shù)領(lǐng)域?yàn)槔?，梳理識別共性技術(shù)大類7項(xiàng)，分別為：A：場地表征與篩選技術(shù)，能夠?yàn)閳龅亟Ｅc性能評估、注入CO2的影響解釋和風(fēng)險(xiǎn)評估提供基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；B：鉆井、完井與固井技術(shù)，復(fù)雜地質(zhì)條件下與CO2長期作用下的多次鉆井、完井、固井與修井技術(shù)；C：井場布置，包括注入井和生產(chǎn)井的關(guān)鍵技術(shù)與參數(shù)；D：井下操作，包括井下設(shè)備與關(guān)鍵參數(shù)；E：地面操作，包括地表設(shè)備、地面集輸、CO2注入與調(diào)控、與氣、油與咸水循環(huán)利用的分離、壓縮設(shè)備等；F：一體化監(jiān)測技術(shù)，包括大氣、地表、淺地層和深地的監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備；G：場地評估與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)等。CGUS各技術(shù)領(lǐng)域的特需技術(shù)簡單分為2個技術(shù)大類：H：地下資源處理技術(shù)；I：碳封存與資源增采協(xié)同技術(shù)。

技術(shù)子類是對技術(shù)大類的進(jìn)一步劃分，有些大類技術(shù)沒有子類技術(shù)，直接分為技術(shù)亞類。技術(shù)要素包含具體的材料、元件、結(jié)構(gòu)、方法、代碼、工藝等，涉及數(shù)據(jù)較多。各領(lǐng)域的共性技術(shù)在技術(shù)要素級別上差別較大，如強(qiáng)化油氣開采、枯竭油氣田封存、海洋咸水層封存等與陸上咸水層封存的技術(shù)/設(shè)備并不相同。但這種差別在技術(shù)亞類上較小。本研究只評估到技術(shù)亞類，未區(qū)分此類技術(shù)在各領(lǐng)域的差別。

經(jīng)過調(diào)研，共梳理識別出CGUS重要的技術(shù)亞類127項(xiàng)，包含共性技術(shù)109項(xiàng)，特需技術(shù)18項(xiàng)。圖1列舉了部分亞類技術(shù)，表3展示了各CGUS技術(shù)領(lǐng)域的特需亞類技術(shù)。

表3 CO2地質(zhì)利用與封存的特需技術(shù)Table 3 Special technologies for CGUS

圖1 CO2地質(zhì)利用與封存技術(shù)分類框架Fig.1 Classification framework of CO2 geological utilization and storage technology

3 CGUS技術(shù)評估

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

3.1.1技術(shù)評估

127項(xiàng)亞類技術(shù)的多目標(biāo)評估結(jié)果如圖2所示(橫坐標(biāo)為子類技術(shù)的編號，如8表示A8～I(xiàn)8)。

圖2 CO2地質(zhì)利用與封存多目標(biāo)評估結(jié)果Fig.2 Multi-objective evaluation results of CGUS

1)S<2.5的技術(shù)占76%，大部分技術(shù)不是關(guān)鍵技術(shù)，在規(guī)?；こ讨锌梢员惶娲?，成本和投資占比低，未來發(fā)展?jié)摿π?，且技術(shù)成熟度高。

2)S≥2.5的技術(shù)占24%，關(guān)鍵技術(shù)不可替代，成本和投資占比高，未來發(fā)展?jié)摿Υ?，但國?nèi)技術(shù)成熟度較低。

約81%的關(guān)鍵技術(shù)分布在A：場地表征與篩選、G：場地評估與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、I：碳封存與資源增采協(xié)同技術(shù)大類中(圖3)。A大類可深入研發(fā)的技術(shù)包括高精度的場地表征與場地解釋技術(shù)，解釋儲蓋層及巖性的空間展布，場地封存效率研究，與集成場地表征數(shù)據(jù)的耦合模擬分析算法與軟件。G大類包含場地CO2泄漏評價(jià)、力學(xué)穩(wěn)定性評價(jià)、環(huán)境影響評價(jià)、長期風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)預(yù)測、地層和斷層泄漏補(bǔ)救工藝、廢棄鉆井修復(fù)工藝等。其中儲蓋層與斷層的泄漏補(bǔ)救設(shè)備與工藝是基于監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)測泄漏模式、路徑和規(guī)模；風(fēng)險(xiǎn)處置主要在于導(dǎo)向性鉆井技術(shù)及先進(jìn)的封堵材料和鉆井封堵技術(shù)等。I大類為特需技術(shù)，多技術(shù)領(lǐng)域下全部為關(guān)鍵技術(shù)。

圖3 CO2地質(zhì)利用與封存關(guān)鍵技術(shù)占比Fig.3 Proportion of key technologies in CGUS

從5個評估目標(biāo)來看，100%關(guān)鍵技術(shù)具有不可替代性，93%技術(shù)涉及場地的高效與安全性，3D/4D/VSP高精度地震與解釋技術(shù)投資占比最高，48%技術(shù)中國內(nèi)外技術(shù)差距不大于1；81%技術(shù)發(fā)展?jié)摿^大(圖4，1～5為S技術(shù)評分)，如廢棄鉆井勘察與評估技術(shù)、斷層勘察與表征、源匯匹配、場地性能評估技術(shù)、鉆井修復(fù)工藝、衛(wèi)星或機(jī)載光譜成像、數(shù)據(jù)同化與泄漏風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測、鉆井完整性測試與評價(jià)、大規(guī)模注入誘發(fā)地震監(jiān)測與風(fēng)險(xiǎn)評估等技術(shù)。

3.1.2技術(shù)清單

CGUS關(guān)鍵技術(shù)清單及技術(shù)的國內(nèi)外成熟度分析如圖5所示?？傮w上國內(nèi)關(guān)鍵技術(shù)的技術(shù)水平比國外落后1～2個級別，部分關(guān)鍵技術(shù)與國際水平差距不大。關(guān)鍵技術(shù)的特征分布主要分為4種情況：

圖5 CGUS關(guān)鍵技術(shù)清單Fig.5 Inventory of CGUS key technologies

1)國內(nèi)外都比較成熟，水平相差不大的技術(shù)(TRLs=7～8，差距為0～2)，占比10%，如衛(wèi)星或機(jī)載多光譜成像及多參數(shù)聯(lián)合解釋、3D地震/VSP地震。

2)國內(nèi)外均剛起步的技術(shù)(TRLs=5，差距為0～1)，占比29%，如斷層勘察與表征、熱儲的換熱效率提升技術(shù)、力學(xué)穩(wěn)定性監(jiān)測與評估(力學(xué)長期穩(wěn)定性與變形分析)、高溫鉆完井與調(diào)控技術(shù)、地下水/地?zé)嵩霾膳cCO2封存協(xié)同優(yōu)化、大規(guī)模注氣與控制技術(shù)等。其中注入控制技術(shù)需實(shí)現(xiàn)單層/多地層內(nèi)壓力與CO2暈遷移控制，在具有復(fù)雜沉積環(huán)境與構(gòu)造的儲層內(nèi)實(shí)現(xiàn)CO2高效與安全注入，并控制注入活動的影響范圍，充分利用地下孔隙空間的同時實(shí)現(xiàn)地下資源增采。此技術(shù)需針對油田、氣田和咸水層的不同對象與條件進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

3)必須突破且難度較大的技術(shù)(TRLs=5，差距為2～4)，占比23%，廢棄鉆井勘察與評估技術(shù)、多參數(shù)綜合分析與取值、鉆井修復(fù)工藝、蓋層泄漏監(jiān)測與風(fēng)險(xiǎn)評估、場地尺度地質(zhì)建模工具(用于場地評估)、場地性能模擬分析軟件等。

4)當(dāng)前需著力突破的，在即將啟動的示范工程中可能用到，或短期可以突破的技術(shù)(TRLs=6，差距為0～2)，占比39%，我國示范工程通過優(yōu)選場地與工藝路線，不需用到所有關(guān)鍵技術(shù)，也不要求這些技術(shù)必須達(dá)到商業(yè)化水平，如監(jiān)測數(shù)據(jù)同化與泄漏風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測技術(shù)、井底設(shè)備(封堵)及關(guān)鍵參數(shù)、鉆井完整性測試與評價(jià)、場地評估與篩選方法(源匯匹配、場地性能評價(jià)與可研技術(shù))、原油增采與CO2封存協(xié)同優(yōu)化、深部熱儲的高效構(gòu)建-高溫鉆完井與監(jiān)控技術(shù)、鈾資源增采與CO2封存協(xié)同優(yōu)化、煤層氣增采與CO2封存協(xié)同優(yōu)化等碳封存與資源增采協(xié)同技術(shù)。

3.2 監(jiān)測技術(shù)

場地監(jiān)測技術(shù)是涉及CGUS安全性的關(guān)鍵技術(shù)[22]。監(jiān)測目的是為評估項(xiàng)目運(yùn)行狀況和風(fēng)險(xiǎn)管理提供基礎(chǔ)信息，同時也為量化核查CO2減排量提供依據(jù)[23]。場地監(jiān)測技術(shù)亦為場地表征技術(shù)的時移過程，完整的動態(tài)監(jiān)測周期包括注入前、注入、注入后與閉場4個階段[24-25]。雖然不同階段監(jiān)測的目的和手段不同，總體上監(jiān)測技術(shù)主要監(jiān)測CO2時移變化量。

場地監(jiān)測技術(shù)是現(xiàn)有技術(shù)水平與CGUS規(guī)模化示范工程需求之間存在較大差距的技術(shù)。大部分監(jiān)測技術(shù)本身已經(jīng)成熟且在多行業(yè)內(nèi)商業(yè)化應(yīng)用，但暫時不滿足CGUS大規(guī)模工程需求。CGUS工程需要在CO2環(huán)境中具有耐久性、高可靠性與高精度的連續(xù)監(jiān)測設(shè)備。因此盡管大部分監(jiān)測技術(shù)未歸類到關(guān)鍵技術(shù)，但還需進(jìn)一步研發(fā)和驗(yàn)證，適應(yīng)CO2環(huán)境和深地環(huán)境，提高長期耐久性、監(jiān)測精度和結(jié)果解釋的可靠性。為了解監(jiān)測技術(shù)的適用范圍、技術(shù)局限、應(yīng)用程度和研發(fā)方向，根據(jù)美國國家能源技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室(NETL)的監(jiān)測技術(shù)指南和監(jiān)測技術(shù)文獻(xiàn)綜述[12,20,25-28]，介紹了F：一體化監(jiān)測技術(shù)的技術(shù)亞類，具體見表4。

表4 CGUS的主要監(jiān)測技術(shù)[12,20,25-28]Table 4 Main monitoring techniques for CGUS[12,20,25-28]

續(xù)表

大氣監(jiān)測主要是監(jiān)測大氣CO2體積分?jǐn)?shù)；地表與淺表監(jiān)測主要監(jiān)測地表與淺表的水氣成分與通量、地表形變、土壤水氣理化參數(shù)與生態(tài)環(huán)境等；地下監(jiān)測和評估的內(nèi)容包括鉆孔的完整性與蓋層密封性、CO2與反應(yīng)物運(yùn)移(溶質(zhì)遷移)范圍、地下壓力影響范圍、地質(zhì)力學(xué)影響等；并在地下監(jiān)測基礎(chǔ)上開展相應(yīng)的安全評估與風(fēng)險(xiǎn)管理。目前已經(jīng)用于示范工程的場地監(jiān)測技術(shù)包括三維地震探測、多分量微震監(jiān)測、微震監(jiān)測、地球物理測井、地球化學(xué)測井、井底壓力/溫度監(jiān)測、氣泡檢測和土壤氣體濃度與通量等，但這些技術(shù)在針對CO2特征監(jiān)測與結(jié)果解釋的精度和可靠性上還需進(jìn)一步提升。

場地監(jiān)測技術(shù)需要研發(fā)一體化監(jiān)測體系，建立預(yù)測性強(qiáng)且操作性好的預(yù)警指標(biāo)與判據(jù)，形成滿足監(jiān)測需求的經(jīng)濟(jì)性與空間覆蓋最優(yōu)的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。大部分亞類監(jiān)測技術(shù)的技術(shù)要素都需要加強(qiáng)研究，如星載光譜成像監(jiān)測技術(shù)要重點(diǎn)研究大范圍、低成本、高精度的地表三維變形、溫度、氣體濃度、植被與泄漏點(diǎn)早期識別等；近地表土壤氣分布式遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)需重點(diǎn)監(jiān)測地表土壤中CO2等關(guān)鍵污染物質(zhì)含量；深層流體狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的關(guān)鍵是對深層流體狀態(tài)與成分的多變量監(jiān)測；流體運(yùn)移與地層破裂的微震監(jiān)測與解釋，重點(diǎn)是耐久、高靈敏度的地下傳感器及監(jiān)測結(jié)果的高精度解釋方法[29-33]。

3.3 其他可研發(fā)技術(shù)

除了關(guān)鍵技術(shù)和監(jiān)測技術(shù)，還有部分技術(shù)需進(jìn)一步研發(fā)：

1)鉆井、完井與固井。包括針對儲蓋層精細(xì)表征的導(dǎo)向鉆完井技術(shù)、應(yīng)對長期CO2腐蝕的固井水泥、套管與井下作業(yè)設(shè)備等。

2)井下操作的長壽命耐腐蝕技術(shù)。主要包括耐高壓高溫、高濃度CO2與鹽水腐蝕的井下設(shè)備和材料。

3)井場布置。針對CO2低驅(qū)替效率進(jìn)行優(yōu)化，通過鉆井布置實(shí)現(xiàn)強(qiáng)非均質(zhì)地層內(nèi)的驅(qū)替剖面調(diào)控；同時控制CO2遷移范圍、壓力集聚邊界、地層變形及其對敏感目標(biāo)的影響。

3.4 研究不足

本文開展了長期綜述及定性結(jié)合定量的評估工作，但研究方法還存在諸多不足，如技術(shù)清單不完整、篩選指標(biāo)的評分存在一定主觀性。未來規(guī)模化封存中可能出現(xiàn)對封存安全、封存效率與成本產(chǎn)生顛覆性影響的新技術(shù)，本文未作出相應(yīng)的預(yù)測與判斷。

關(guān)鍵技術(shù)的研究還需在廣度和深度2方面拓展。擴(kuò)大技術(shù)清單范圍，深入研究技術(shù)要素級別或更細(xì)級別；精度與可靠性的刻畫需要細(xì)化到具體參數(shù)。本類工作需要隨科學(xué)認(rèn)識、技術(shù)發(fā)展、工程應(yīng)用的范圍與深度不斷拓展而更新。

4 技術(shù)研發(fā)與示范建議

4.1 技術(shù)研發(fā)方向

CO2地質(zhì)利用與封存的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在場地表征與篩選、場地評估與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、碳封存與資源增采協(xié)同、地下資源處理、場地監(jiān)測與風(fēng)險(xiǎn)管理等技術(shù)大類?，F(xiàn)有的技術(shù)基本可滿足部分技術(shù)領(lǐng)域開展大規(guī)模示范工程的需求，但一些關(guān)鍵技術(shù)與國際水平還有一定差距，特別是技術(shù)的精度與可靠性方面。因此，CGUS必須提升已有技術(shù)的精度與可靠性，并分類別突破，為構(gòu)建CCUS產(chǎn)業(yè)的核心競爭力奠定基礎(chǔ)。

1)技術(shù)研發(fā)的目的是降低關(guān)鍵技術(shù)成本與提高技術(shù)精度，針對提高地下封存CO2的安全性、高效性與可靠性方向進(jìn)行改進(jìn)。

對于共性技術(shù)需要開展適應(yīng)CO2環(huán)境和復(fù)雜地質(zhì)條件的研發(fā)，包括并不限于：① 高精度地層層序勘探、儲蓋層與巖性解釋；② 高效率、高精度、高可靠性地震勘探設(shè)備、測井設(shè)備及數(shù)據(jù)解釋技術(shù)(針對地層對CO2反饋特征)；③ 地層數(shù)據(jù)聚合技術(shù)，以開發(fā)高采集效率和低成本的方法獲得多分量地震數(shù)據(jù)為發(fā)展方向；④ 場地性能模擬與地層評價(jià)的技術(shù)、軟件與綜合平臺；⑤ 基于精細(xì)表征的自動智能導(dǎo)向鉆完井技術(shù)和相應(yīng)裝備；⑥ 抗CO2腐蝕和高可靠性的井下與地表設(shè)備；⑦ 高效、低成本與長期運(yùn)行的場地監(jiān)測技術(shù)體系；⑧ CO2地質(zhì)封存風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測與風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)及相應(yīng)裝備等。

對于特需技術(shù)需要開展針對性研發(fā)與示范，在CGUS實(shí)施規(guī)?；瘻p排前，提高技術(shù)成熟度和經(jīng)濟(jì)性。關(guān)注地下空間管理與優(yōu)化、地下儲蓋層空間地質(zhì)模型(大尺度地質(zhì)大數(shù)據(jù))、精細(xì)地質(zhì)模型(巖性與參數(shù)空間展布)、碳封存與資源增采協(xié)同優(yōu)化方法等關(guān)鍵技術(shù)。

2)開展核心技術(shù)要素的研發(fā)，提高技術(shù)含金量與附加價(jià)值。具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)要素包含高精度傳感器、高可靠元件、耐腐蝕材料、新型結(jié)構(gòu)、新型加工工藝、核心算法與代碼等。這些要素的技術(shù)水平與國際水平存在很大差距，目前高度依賴進(jìn)口，直接影響到關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備的研發(fā)與大規(guī)模應(yīng)用。核心要素的突破可能帶來整個技術(shù)性能和可行性的飛躍，如高精度溫度、壓力、pH、化學(xué)成分等物理參數(shù)與化學(xué)參數(shù)傳感器，耐CO2密封元件，井下試劑或緩釋劑(井下防腐)，CO2行為預(yù)測、完井水泥(耐CO2長期腐蝕)等。即使未列入關(guān)鍵技術(shù)清單的技術(shù)和設(shè)備也可通過材料、結(jié)構(gòu)、算法、軟件、工藝等方面技術(shù)要素進(jìn)步，大幅提高相關(guān)技術(shù)與裝備的精度與可靠性，助力規(guī)?；疌O2地質(zhì)利用與封存。

3)除具體技術(shù)外，宏觀研究方面需部署化石基能源與工業(yè)減排戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃研究、CO2排放源和CO2適宜封存場地的源匯匹配、CCUS與多行業(yè)集成戰(zhàn)略等，對具有CCUS優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)基地開展CCUS預(yù)留的戰(zhàn)略布局，為未來碳深度減排提供產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)與地下空間。

4.2 技術(shù)研發(fā)策略

通過技術(shù)清單的分析，依據(jù)不同技術(shù)類別可進(jìn)行針對性技術(shù)研發(fā)策略：

1)加快部署關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，開展知識產(chǎn)權(quán)申請和保護(hù)，縮小關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備在知識產(chǎn)權(quán)方面與國際的差距。有針對性、分類、有秩序地提出CCUS的專利布局。

2)探索CO2利用國家重大基礎(chǔ)設(shè)施研發(fā)平臺，有效整合產(chǎn)學(xué)研用等力量，結(jié)合不同領(lǐng)域、行業(yè)與企業(yè)的研發(fā)力量，重點(diǎn)開展CO2驅(qū)替資源技術(shù)與場地安全性驗(yàn)證裝置建設(shè)，支撐規(guī)?；疌O2利用與封存工程的關(guān)鍵特需技術(shù)突破，同時實(shí)現(xiàn)其他共性技術(shù)的提升與驗(yàn)證。

3)對于現(xiàn)有性能與大規(guī)模工程實(shí)施要求差距較大的技術(shù)，建議依據(jù)不同階段對其展開不同的研發(fā)策略。積極開展地質(zhì)條件特需設(shè)備與軟件技術(shù)研發(fā)，如針對CO2運(yùn)移的高精度3D地震監(jiān)測與精細(xì)解釋等；對成熟度較低的技術(shù)和設(shè)備，充分利用國內(nèi)資源吸引企業(yè)參與技術(shù)和裝備研發(fā)；通過多個示范工程提升并整合CGUS的技術(shù)、裝備、軟件與人才，形成相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈。