CCUS技术及煤层封存CO2研究进展

针对温室气体造成的危害逐年增加的情况,我国提出碳捕捉、封存与利用技术（CCUS）,CCUS技术是一种被认为解决温室气体效应最为有效的技术,该技术对CO2捕捉后进行封存。本文介绍了CCUS技术的主要技术环节,包括捕集、封存、利用以及目前国际上对该技术开展的研究及应用手段,为未来我国CCUS技术的发展提供参考。系统性的对煤层封存CO2做了较为全面的介绍,目前我国针对CO2驱替煤层气研究较为成熟,但对煤层封存及其安全性评估仍缺少研究。     

地质CO2封存技术发展现状与比较

在全球变暖的形势下,CO2的减排成为热议话题.为应对气候变化,我国提出"二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和"等庄严的目标承诺.而CO2的捕集利用与封存(CCUS)是实现碳中和与碳达峰的重要手段.就地质CO2封存技术的发展现状做出简要介绍,包括油气藏封存CO2技术,煤层封存CO2技术,...     

封存CO2的泄漏过程预测与泄漏速率的影响因素特性

地下封存CO₂泄漏的评估方法和风险控制是碳捕集和封存（CCS）技术亟待解决的核心问题。为了揭示封存CO₂泄漏过程的影响因素及其特性,本文建立两相流驱替过程数学模型描述封存CO₂的泄漏过程,采用COMSOL Multiphysics 3.5a软件进行数值模拟。通过对基准问题及其解的拓展,分别对注入井与泄漏通道之间距离、泄漏通道半径、泄漏通道渗透率、CO₂注入速率和CO2注入深度等因素对封存CO2泄漏过程的影响特性进行研究,通过过程模拟和数据分析得到了影响因素的定量函数关系。研究表明：封存CO₂的渐近泄漏速率与注入井与泄漏通道之间距离倒数呈对数线性关系,与泄漏通道半径呈抛物线型关系,与注入速率呈线性关系;泄漏通道的绝对渗透率是CO₂泄漏速率控制的关键因素,而CO₂注入深度的增加并不能有效地降低CO₂泄漏速率。本文的计算模型和数值模拟结果不仅揭示了地下封存CO₂泄漏过程的影响因素与泄漏速率之间的定量关联规律,还可为地下封存CO₂的封存地点选择、泄漏速率估计和泄漏风险评估提供工程分析方法和计算工具。     

神华咸水层CO2封存监测安全评价体系的研究

神华CO₂咸水层封存项目是中国第一个全流程CCS项目,封存的安全性是评价该项目成功与否的重要标志。为了说明封存项目的安全性,该项目采用了包括Vertical Seismic Profile（VSP）地震监测等各种监测手段。但是目前得到的各种监测数据散乱、没有条理性,缺乏系统科学的归纳与解释。本文基于神华CO₂咸水层封存项目采用的监测手段,开发了CO₂地质封存过程中的多指标安全评价等级体系。采用该体系对某时间典型监测数据进行评估的结果表明,该封存项目属于非常安全的状态,没有CO₂泄漏风险。     

中国CO2地质储存研究现状和应用前景

地质储存是减少CO2排放和缓解全球气候变化的有效途径之一.其方法主要包括:油气田储存、沉积盆地咸水含水层储存、无商业开采价值的深部煤层储存.介绍了国内外在该领域的研究进展和工程经验,分析了适宜中国CO2地质储存的潜在区域以及CO2地质储存地质处置中存在的风险,并对中国CO2地质储存的研究提出了建议.     

残留煤层封存CO2试验研究

为了研究气体压力和温度变化对残留煤层封存CO2的影响规律,利用自制的吸附试验装置,开展气体压力和温度影响的CO2吸附试验.试验结果表明:在相同温度条件下,随着气体压力升高,CO2吸附量增大,而增长梯度逐渐减小,其变化规律符合Langmuir方程;在相同压力条件下,CO2的吸附量随着试验温度升高而减少,变化梯度逐渐减小;利用Langmuir方程对试验数据进行拟合,拟合结果与实际结果之间误差不超过5％.试验所得结论为残留煤层永久封存CO2提供理论依据.     

燃煤电厂CO2捕集与咸水层封存全过程经济性模型

碳捕集与封存技术（即CCS技术）通过对CO₂进行捕集、压缩、运输与封存,可实现CO₂大规模减排,近年来受到广泛关注。CCS技术的经济成本是其商业化的关键因素,但目前多数研究都集中在捕集过程,CCS全过程的经济成本分析鲜见报道。针对CO₂捕集与咸水层封存系统,给出了捕集封存全过程投资运行总成本和捕集封存整体系统CO₂减排成本的计算公式,建立了CO₂捕集、压缩、管道运输与咸水层封存全过程的成本估算模型,并对典型的600 MW超临界燃煤电厂捕集封存CO₂的投资运行成本和减排成本进行了案例研究。     

封存CO2裹挟可挥发性污染物的迁移模型分析

为了研究封存CO₂注入过程可挥发性污染物的释放和迁移特性,本文建立了CO₂-水-残余油多相流驱替过程中的污染物迁移模型。采用数学模拟方法分析了多相驱替过程和污染物迁移过程,并研究了相间传质特性、初始油相分布和CO₂注入速率等对污染物迁移过程的影响。研究表明:CO₂驱替过程将促使可挥发污染物进入CO₂相并随之在地层中迁移,逐渐形成相间传质区域。相间传质区域的演化反映了污染物释放和CO₂裹挟污染物迁移的特性。可挥发污染物的传质系数越大,相间传质区域越窄,油相饱和度衰减越快;油相初始饱和度较大时,其饱和度衰减相对缓慢,对应的相间传质区域也较窄。当CO₂注入速率增大时,相间传质区域增大,油相饱和度衰减变快。本文模型可用于不同地质储层环境下封存CO₂时可挥发性污染物的迁移特性分析,并用于封存CO₂的风险分析与评价。     

清洁煤技术与CO_2地质封存

中国能源资源特点决定现在以煤为主的消费结构,但煤炭在消费过程中存在高污染和低效率的问题,因此为提高资源利用率,煤炭行业面临结构调整。煤炭行业的清洁化、高效化、低碳化将是产业发展方向,煤炭高效洁净转化将取代传统的转化技术,如何解决煤炭利用过程中产生的CO2是清洁煤技术面临的新问题。通过研究清洁煤技术与CO2地质封存技术,特别是深部盐水层封存技术,为煤炭利用中产生的CO2排放提供了一种大规模、安全、稳定的存储方式,从而解决目前中国能源结构造成的CO2排放问题。     

吸附储层中CO2封存与强化采气研究展望

介绍了吸附储层中CO₂封存与强化采气的研究进展。分析了煤层气/页岩气等吸附储层的典型特点,论述了CO₂、CH₄及其与煤岩/页岩体间的相互作用特征,探讨了吸附储层中封存CO₂的前景与优势、CO₂封存与强化CH₄解吸动力学过程的模拟思路、CO₂地下封存的评价方法,展望了未来的研究发展方向。     

二氧化碳封存技术在油气行业应用进展

油气行业封存二氧化碳具有天然优势,利用油气藏封存二氧化碳不仅可以降低大气中二氧化碳的浓度,减缓温室效应,同时还可以通过向正在生产的油气井中注入二氧化碳达到驱油并增加原油产量的目的,具有很好的经济效益.目前,该技术应用在国内尚处于试点示范阶段,为了对该技术进行深入研究,充分发挥二氧化碳驱油在应对气候变化方面的积极作用,文...     

世界CO2埋存技术的最新动向

二氧化碳(CO2)是主要的温室气体,二氧化碳埋存作为一种减排温室气体排放的技术受到越来越多的关注。笔者主要介绍这种技术在当今主要工业化国家的最新动态。     

水合物法模拟海底封存CO2气体的实验

向海底地层和枯竭油气藏中注入CO₂气体形成稳定的CO₂水合物是一种极具前景的CO₂封存技术。为了进一步探究这一技术,本文利用水合物法进行了多组3MPa、5℃天然湿砂的CO₂封存实验模拟。初始水饱和度设置为10%、40%、70%,分别进行了纯水封存实验和3.5%（质量分数）NaCl溶液的封存实验,还利用自主研发的反应釜系统探索了3种不同进气方向（顶部进气、横置进气、底部进气）下的CO₂封存效果。结果发现横置进气的封存量普遍大于顶部进气的封存量,底部进气的封存量最小,而且横置进气的封存速度最快;初始水饱和度越高,水合物饱和度就越高,但水合物转化率越低,CO₂固态封存比例也越低;与纯水实验相比,盐的存在降低了CO₂的封存量,固态封存比例也会低于纯水实验,但封存速度更快。本文为实际工程操作时合理控制封存地层水饱和度、盐度以及合适的进气方向提供了依据。     

注CO2气驱提高采收率效果影Ⅱ向因素分析

目前油田常规注水开发难度不断增加,应用注CO2气驱技术能够有效解决注水困难等问题,提高了原油采收率。在室内实验研究的基础上,应用数值模拟技术优化了注气方式及注气时机;分析了油藏地质参数对注CO2气驱提高采收率的影响。研究表明：水气交替注入方式更优;非均质性越强,开发效果越差;油藏渗透率越大、含油饱和度越高、原油粘度越低,注CO2驱油效果越好。     

水合物法快速脱除天然气中二氧化碳

水合物法脱除天然气中CO2是一种新的天然气脱碳分离技术,可用于初步大量脱除高含CO2天然气和沼气中的CO2.为天然气脱碳提供一种工艺简单、流程快和环保的方法.笔者用CO2(摩尔分数为33.00％)/CH4混合气模拟高含CO2的天然气,在1L的反应釜内,研究混合气水合过程随压力和气水体积比的变化,分析水合过程的温度、压力...     

低渗油藏CO2非混相驱油实验研究

通过长岩心驱替实验,比较了CO2与N2的驱油效果,进行了不同注入速度下的CO2驱油效率,模拟了不同气水比条件下的水-CO2交替注入情况。研究结果表明：CO2驱驱油效果优于N2;较低的注入速度下,CO2驱油效率较高;水气比较低时,CO2-水气交替注入效果较高。     

低渗透油藏注CO2驱油现状研究

低渗透油田最基本的特点就是流体渗透能力差、产能低,常规方式下采收率低。CO2作为一种驱油剂,在低渗油藏的开发中具有明显的增油降水效果,即CO2驱油技术在封存CO2,降低该温室气体对环境影响的同时,可以提高油田的采收率。通过探讨低渗透油藏注CO2提高原油采收率的驱油机理和应用现状,指出CO2在提高低渗油藏采收率方面大有可为。     

海上油气田CO_2腐蚀预测模型研究

海上油气田油套管CO_2腐蚀问题日益严重,目前常用的CO_2腐蚀预测模型均是针对碳钢管材提出,海上油田多使用1Cr、3Cr、9Cr、13Cr等管材,所以建立适用于海上腐蚀环境的CO_2腐蚀预测模型,对后期油套管进行优化设计具有重要意义。本文结合现有的模型和渤海区域的具体环境针对不同管材建立了新的海油CO_2腐蚀预测模型,并对实际生产条件进行了模拟实验。将实验结果与各模型预测结果进行对比分析,验证了新模型的可行性,为海上油气井油套管管材优选及安全生产提供了理论依据。     

湍球塔捕集烟气中低浓度二氧化碳特性

引言全球温度逐步上升已经是个不容否认的事实[1],政府间气候变化专门委员会(IPCC,intergovernmental panel on climate change)《2007年气候变化报告》[2]指出温室效应主要是人类活动造成,而且化石燃料燃烧排放的CO2对温室效应贡献率达到56.5%,因此控制CO2是应对全球趋     

抽采井对咸水层CCS技术潜在影响的初步探讨

咸水层CCS技术作为重要碳减排措施,可在短时间内显著减少大气中CO2的含量。CO2注入储层后,孔隙压力、CO2分布特征和储层碳封存量大小是安全有效开展该技术的决定因素。针对鄂尔多斯盆地咸水层CCS技术示范项目的地质条件,采用数值模拟的方法对比了该技术在布置抽采井与不布置抽采井下储层孔隙压力、CO2分布、注入井中CO2注入速率以及储层碳累积封存量上的差异。结果显示,布置抽采井相比于不布置抽采井可在显著提高储层碳累积封存量的同时缓解因CO2注入而导致储层压力的持续增加。