世界地质储层二氧化碳理论埋存量评价技术研究

埋存CO2是避免气候变化的有效途径之一,地下埋存可供选择的主要方式包括枯竭油气藏埋存、深部盐水储层埋存、不能开采的煤层埋存以及深海埋存等。介绍了各种CO2埋存方式的埋存机理,分析了不同方式下CO2埋存量的各种计算方法。同时给出了IEA和IPCC评估的世界储层CO2埋存量,评估结果表明,深部盐水层可提供巨大的埋存潜力,在400～10000Gt之间;枯竭油气藏也具有很大的埋存潜力,可以埋存全部需埋存C02的40％。CO2地质储层埋存将对全球CO2减排起到举足轻重的作用。     

CO2在盐水层中的扩散和运移泄漏风险评价模型

温室效应和空气污染是21世纪人类面临的严重问题,而CO2埋存是解决温室效应的最有效方法。在CO2地下地质埋存中,盐水层埋存因其地质储量巨大受到了极大关注,同时也存在很多潜在的风险,因此建立CO2注入到盐水层后的扩散运移泄露风险评价模型将为人类安全埋存CO2提供理论支持。首先,考虑到CO2在联通水层中因浓度差泄漏,以菲克定律为理论基础,结合惠尔凯公式,建立了CO2扩散泄漏风险评价模型;其次,考虑到CO2在联通水层中因压力差泄漏,以达西定律为基础,利用气体平面径向稳定渗流公式和垂直管流相关公式等建立了CO2运移泄露风险评价模型;最后,考虑到CO2从盖层逃逸,以毛细管压力为基础建立了CO2通过盖层泄漏风险评价模型。结果表明,扩散系数越大,泄漏时间越短;扩散和运移泄漏时间相差很大,计算运移泄漏时可忽略扩散作用的影响;当埋存的CO2剩余压力小于盖层的突破毛细管压力时,气体以扩散方式泄漏,否则在压力差的作用下以渗流运移方式泄漏。     

超临界CO_2的携热优势及在地热开发中的应用潜力分析

利用超临界CO2作为工作介质,循环携带地热或驱替地下热水,是一种新颖的地热开发技术。文章在介绍超临界CO2携热优势的基础上,评价了不同类型地热储层注CO2开采地热的应用潜力。超临界CO2采热能力强,对岩石矿物溶解度小,还可与地质埋存技术相结合,适用于干热岩以及沉积岩地热资源的开发。干热岩开发主要考虑采用超临界CO2作为携热介质,沉积岩地热资源储量丰富、孔隙表面积大、地质条件安全,应是注CO2开采地热和地质埋存的首选。     

世界气候变暖形势严峻 二氧化碳减排工作势在必行

温室气体大量排放而引起的全球气候变暖问题日趋严峻,由此导致的空气污染和温室效应正在严重地威胁着人类赖以生存的环境。为减缓气候变化,就要减少温室气体排放和增加温室气体的吸收,各个国家相继采取积极有效措施。地质埋存CO2是避免气候变化的有效途径,结合气候变暖存在问题,中国政府批准国家973项目——开展温室气体提高石油采收率的资源化利用及地下埋存研究,提出二氧化碳减排发展对策,必将为全球资源和环境的高水平、高效益开发和可持续发展提供理论及实践依据。     

世界二氧化碳减排政策与储层地质埋存展望

阐述了因温室气体排放所引起的全球气候变暖和环境问题,介绍了国际社会的各种二氧化碳减排政策,提出了利用二氧化碳埋存提高石油采收率的技术,分析了二氧化碳埋存方式及世界二氧化碳埋存量的评估值。     

二氧化碳封存和资源化利用研究进展

以CO2为主的温室气体的大量排放,造成近年全球平均温度急剧升高,减排CO2已成为当务之急。CO2封存被认为是CO2减排最具潜力的选择。CO2封存包括海洋封存和地质封存。介绍CO2封存的一些影响因素和研究进展,并对CO2资源化利用存在的孔喉分布、润湿性和表面张力等影响因素做了综述。     

北美石油工业二氧化碳提高采收率现状研究

环境保护受到高度关注,由于温室气体大量排放而引起的全球气候变暖问题日趋严峻,必须采取积极有效措施。应用CO2提高采收率是埋存CO2的重要途径,美国拥有应用二氧化碳提高采收率的成熟技术。CO2提高采收率包括混相驱油和非混相驱油2种方式,实现了最大CO2的埋存和提高原油产量有机结合,改善开发效果。北美提高采收率的机理和应用思路研究,必将为全球生态保护,石油资源的高水平、高效益开发和可持续发展提供理论及实践依据。     

新疆地区跨季蓄热方式性能分析

以新疆地区乌鲁木齐某区域供热为研究对象,分析了3种跨季节蓄热方式,即:地下水池蓄热、地埋管蓄热和地下相变水箱蓄热。并对这3种蓄热方式进行了性能分析,结果表明:在蓄热量相同的条件下,三者热损失率从低到高的排序为:地下相变水箱蓄热<地埋管蓄热<地下水池蓄热。地埋管蓄热热损失较小且最经济,新疆地区跨季节蓄热可优先选择地埋管蓄热方式。     

土壤源热泵的研究与开发

土壤源热泵是利用地下土壤能源资源来进行供暖空调的一种高效、节能、环保型空调技术，近年来得到了快速的发展；文章介绍了它的国内外研究状况，分析了土壤的传热特性、土壤的温度分布状况及埋地盘管的传热特性，建立了埋地盘管的传热数学模型，指出了土壤源热泵研究与发展中的关键性问题，最后展望了其应用前景。     

地源热泵技术讲座(四)地埋管地源热泵系统

1 地埋管换热器的分析 (1)地埋管换热器的传热 地埋管地源热泵系统利用地埋管换热器与岩土体进行热交换.地埋管换热器设计是否合理,决定着系统的经济性和运行的可靠性.地埋管换热器由埋于地下的密闭循环管组构成.根据管路埋置方式不同,分为水平埋管和竖直埋管2种.水平埋管投资少、施工简单;竖直埋管占地少、换热性能稳定.竖直埋管的研究与应用远远多于水平埋管.     

基于关闭煤矿沉陷区—地下硐室群的抽水蓄能电站构建与利用

关闭煤矿具有建造高水头抽水蓄能电站的天然拓扑结构,利用关闭煤矿建设抽水蓄能电站是储能方式的新探索,也是关闭煤矿资源利用的新方式。以常规抽水蓄能电站主要工程结构为蓝本,结合淮南矿区关闭的潘一矿工程地质条件,提出了淮南矿区沉陷区—地下硐室群抽水蓄能电站的构建模型。该模型主要由关闭煤矿采煤沉陷区(上水库)、地下硐室群(下水库)、煤矿主井中布置的压力管道(引水)、地下厂房组成。根据动能计算,淮南矿区关闭煤矿UPHS电站适宜建设小型抽水蓄能电站,装机规模约50MW,满足附近光伏电站调峰需求,废弃煤矿UPHS电站和光伏电站之间的“水光互补”可行。研究成果对于促进清洁能源发展具有重要意义。     

Storage of hydrogen,natural gas,and carbon dioxide – Geological and legal conditions

The analysis of geological and reservoir conditions of the underground storage of hydrogen, methane, and carbon dioxide, that are important when choosing rock formations for the storage of gas, was presented. Physico-chemical properties of the discussed gases, affecting underground storage, were taken into account. Aquifers, hydrocarbon reservoirs, and caverns leached in salt rocks were analyzed. Legal aspects of underground gas storage were indicated.The physico-chemical conditions of the gases considered (especially molecular mass, and dynamic viscosity) are important for the selection of geological structures for their storage. The reservoir tightness is one of the most important geological and reservoir conditions when taking the appropriate porosity and permeability of rocks building underground storage sites into account. Salt caverns should be mainly used for hydrogen storage due to the tightness of rock salt. Geochemical and microbiological interactions affecting the operation of the underground storage site and its tightness are especially important and should be taken into account. The size of the underground storage site, while not as crucial in the case of H₂ storage, is important for CO₂ storage. When it comes to reservoir conditions, the amount of cushion gas and storage efficiency are important. The legal status of gas storage sites is highly variable. While there are existing regulations regarding natural gas storage, CO₂ storage requires further legislation. In the case of H₂ storage legal regulations need to be developed based on the experience of storage of other gases. The potential competition from other entities focused on the use of underground space for gas storage should be taken into account.     

压缩空气地下咸水含水层储能技术

能源危机和温室效应促进了可再生能源的利用,储能技术是解决太阳能、风能波动问题的重要手段。压缩空气储能（Compressed Air Energy Storage, CAES）技术是仅次于抽水蓄能的第二大蓄能技术。目前CAES多是通过洞穴实现,其主要缺点是对地质要求较高,合适的洞穴数量有限,为扩大其应用,可使用地下咸水含水层作为储层。本文介绍了CAES电站的工作原理、优缺点及各国的发展现状,并分析了利用地下咸水含水层进行压缩空气储能的可行性、优点及一些问题与技术方法,如储层内残余烃的影响、氧化与腐蚀作用、颗粒的影响及缓冲气的选择,表明含水层CAES将是拓宽CAES应用的重要途径。     

Numerical simulation of hydrogen injection and withdrawal to and from a deep aquifer in NW Poland

Numeric modeling and the PetraSim program with a TOUGH2 deposit simulator have been applied to the evaluation of the viability of seasonal (cyclic) hydrogen storage in a deep aquifer, in the porous rocks of a well-recognized geological structure Suliszewo. The modeling was performed for one injection-and-withdrawal well located on the summit of the structure, under an assumption that the values of the fracturing pressure and capillary entry pressure will not be exceeded.Upconing seems to be the main obstacle in underground hydrogen storage. It was noted that the amount of recovered hydrogen increases in successive withdrawal cycles. It is shown that the management of large amounts of water during hydrogen withdrawal will be a serious environmental issue, important also for the cost-effectiveness of the underground storage. The obtained modeling results indicate that underground hydrogen storage in a deep aquifer may be performed with reasonable parameters of gas recovery.     

Salt domes in Poland – Potential sites for hydrogen storage in caverns

Salt bearing formations have world-wide distribution. The geological structures of Permian salt bearing deposits in Poland are similar to those in the other parts of the Central European salt basin, to which they belong as its SE part. There is a notable trend to use salt domes as sites for underground storage of various gases, fuels and other substances, including hydrogen. Possibilities of using salt domes in Poland for underground hydrogen storage are presented with the focus on the option of using the underground space for energy storage. Usefulness of the 27 hitherto studied salt domes in the Polish Lowlands for underground hydrogen storage in caverns is evaluated using analytical methods of the geology of mineral deposits.Seven not yet developed salt domes are selected as the most promising ones, taking into account geological and reservoir criteria: Rogó?no, Damas?awek, Lubień, ?ani?ta, Goleniów, Izbica Kujawska and D?bina. Initial experience in underground hydrogen storage in salt caverns is presented. Geological conditions favourable for hydrogen storage in underground caverns leached in salt domes are outlined. Their advantage relative to underground storage sites in porous rocks (depleted hydrocarbon deposits and deep aquifers) is discussed.     

岩溶区水库水系统及其地下子系统研究

对地下库容的形成，存在形态及其与水库的关系进行了分析，认为地下库容对水库的运营，安全具有重大的意义，应该对其展开全面的研究，提出了岩溶区水库水系统的概念，并根据存在上的差别将其分为地表和地下两个子系统；最后对地下库容量的评估方法进行了初步探讨。     

低温蓄冷节能技术在冻结法施工中的应用分析

随着能源的日益紧缺以及城市的发展,深厚表土层复杂地质条件的煤层开发及城市地下工程的建设,已经被提上日程。而作为特殊的地下工程建设,冻结法无疑是最好的选择之一,但其耗电量大,施工费用高的问题又限制了其广泛应用。据此,介绍了冻结法发展现状,并对蓄冷节能技术在冻结法施工中的应用前景和可行性进行了综合分析,提出了需要解决的技术难题,最后以一工程实例进行了经济技术分析。     

广东省发展碳捕集与封存技术的需求分析

碳捕集与封存（CCS）是一项新兴的、具有大规模减排潜力的技术,被认为是进行温室气体深度减排最重要的技术路径之一。本文选择我国的能源消费大省广东省为研究对象,在分析CCS发展现状的基础上,结合广东省的能源消费结构和CO2排放现状及趋势,分析了广东省发展CCS的必要性和可行性,并从CO2的捕集、运输、封存等环节,探讨了广东省CCS发展的技术需求和政策需求,以期为广东省CCS技术的发展提供科学支撑。