二氧化碳封存技术研究进展

CO₂作为最重要的温室气体越来越受关注,而CCS技术因在大规模减少温室气体排放方面的潜力也受到广泛重视。在广泛搜集国内外有关CCS技术相关资料的基础上,详细介绍了最新的CCS技术现状,列出了国内外最新CCS工程案例,讨论了地质封存、CO₂-EOR、CO₂-ECBM技术的内涵及研究进展,对深部咸水层、枯竭油(气)田、玄武岩含水层、CO₂-EOR及CO₂-ECBM封存技术选型、CO₂泄露、储存容量和可注入性、试验与模拟技术以及选址与风险评估等研究现状进行了讨论并指出了下一步的研究重点。最后,对中国的CCS技术发展进行了展望。     

山地森林的碳捕获潜力：从全球角度看地方景观的韧性

在当今世界,森林是捕获碳以减少温室气体(GHG)净排放的主要场所,其通过这种方式减缓或扭转了全球变暖,从而缓和了变暖的负面后果。目前这种能力在多大程度上来自那些位于山地上的森林?这种能力是否可以或应该得到进一步的提升?怎样才能提高我们对山地森林碳捕获潜力的评估能力,以应对现在和将来的不同情况?许多国家已经承诺到2050年实现净零排放,主要是使能源生产中排放的CO2不超过他们能够吸收、保留乃至封存的量。因此,封存与减排的合作关系被提升了,减排通过向核电和可再生能源的转变以及通过能源用户的效率来实现。此外,在我们寻找更清洁和更划算的能源技术时,封存提供了一个近期的缓冲。从长远来看,封存可能会变得更加有效,从而更能分担温室气体的减排任务。尽管相关研究日益增多,但是还没有形成一套针对海洋、湿地、土壤和森林生物群落的封存潜力的评估方法。探讨与山林封存潜力评估需求相关的必要性和隐患。提高山林碳封存潜力的决心取决于:1)实现这一目标的难易程度;2)实现这一目标的机会成本;3)可在山地景观上进行的替代性使用和活动的效果和相互关系;4)替代性的海洋和陆地碳汇的比较效果;5)能源部门本身的去碳方法的成效。     

清洁煤发电的CCS和IGCC联产技术

煤气化联合循环（IGCC）发电技术是煤气化和燃气一蒸汽联合循环的结合,是当今国际正在兴起的一种先进的洁净煤（CCT）发电技术,其具有高效、低污染、节水、综合利用好等优点。碳捕捉及封存技术（CCS）和整体煤气化联合循环技术（IGCC）被认为是最有潜力的技术。本文简要介绍了整体煤气化联合循环（IGCC）系统、构成及发展现状,总结了二氧化碳的收集方式和封存方法。指出了成本问题是困扰CCS和IGCC的联产应用的主要障碍,并提出了几点发展措施。     

二氧化碳地质封存工程防灾监测中瑞雷波敏感性初步分析

瑞雷波勘察技术常用于地震场地土评价,且长波微动观测可以获得深部地层的信息,但其在CO2地质封存工程防灾监测中应用的可行性探讨还未见深入研究报道。基于一典型CO2封存场地地层模型,通过数值模拟的方式,分析了瑞雷波波速对储层弹性参数改变的敏感性。模拟分析表明,CO2储层弹性参数变化对瑞雷波波速的影响随频厚积变化而变化;研究发现CO2储层横波波速改变相对于层厚、纵波或密度的改变对面波波速影响较大;研究还发现当CO2储层薄且埋深大时,面波频散特性对储层弹性参数改变不敏感。研究初步认为,当前常规的瑞雷波勘察技术用于深部CO2封存工程防灾监测具有一定的技术难度。     

二氧化碳地质封存钻探关键技术研究

为落实“碳达峰、碳中和”国家重大决策部署,使排放出来的碳重回地圈进行地质储存,开展二氧化碳地质封存是一种可以实现大规模温室气体减排的地质工程技术,而钻探是二氧化碳地质封存的必要技术手段。本文针对目前二氧化碳地质封存面临的主要问题,对二氧化碳地质封存钻井工程需要解决的施工工艺、钻完井技术、井筒完整性评估和二氧化碳地质封存泄露监测技术进行了初步的研究探讨。上述关键技术可为后期大规模开展二氧化碳地质封存钻井工程的施工提供一定的技术支撑和指导。     

低碳生活面面观

碳捕获与封存技术碳捕获与封存技术是将化石燃料中的碳以二氧化碳的形式从工业或相关能源的排放源中分离出来,输送到封存地点,并使之长期与大气隔绝的技术。该技术主要包括二氧化碳的分离和捕获、二氧化碳的运输、二氧化碳的地质封存或海洋封存等。第     

地质封存工程中CO2沿井筒渗漏影响因素分析

CO2地质封存作为现阶段温室气体减排的有效技术之一,在石油行业中具有许多优势,CO2沿井筒渗漏是地质封存过程中所面临的重要风险之一。为降低CO2渗漏对封存区域生态、环境和人员健康方面的不利影响,文章通过研究CO2地质封存背景和封存于地下的超临界CO2的性质,分析CO2沿井筒区域系统渗漏的潜在通道,并以此为基础开展CO2沿井筒区域系统渗漏主要影响因素的研究。     

中国 CO2地质封存及增强地热开采一体化的初步探讨

地热资源作为一种可再生清洁能源,具有较大的开发潜力。对CO2进行地质封存的同时,将CO2作为一种资源,增强地热开采是一种新技术。对2类不同地热资源开采(干热岩型、水热型)与CO2地质封存相结合的一体化技术进行讨论,并针对国内西北某典型咸水层CO2捕获与封存(CCS)示范项目特定地质条件,对比分析相同生产井/注入井条件下,CO2与水分别作为工质流体在井内流动的压力变化,以及二者在2类不同储层条件下各自的热提取率,并进行相应的碳封存量、安全性和经济性分析,发现采用CO2代替水作为工质流体开采地热资源具有显著的优势。数值模拟结果显示,在我国开展CO2地质封存与增强地热开采一体化技术具有较强的可行性。     

二氧化碳驱油封存环境监测应注意的问题

二氧化碳驱油封存技术（CO2-EOR）能够同时实现经济效益和环境效益双赢，备受关注。环境监测工作有利于评价项目的长久安全性。文章对国外CO2驱油封存示范工程开展的环境监测工作进行调研，同时结合胜利油田CO2驱油封存项目开展的一些工作，从数据演绎、监测方案的制定、监测点间距及监测区域等四方面浅谈监测过程应该注意的问题。     

CO2地质封存泄漏对浅层地下水影响的分析评价

CO2地质封存作为解决CO2排放问题的方法已经越来越受到重视。对于CO2长时间地质封存中可能出现的泄漏问题作为一个该方法的重要技术难题也逐渐被人们所关注,CO2地质封存中一旦出现泄漏问题可能会首先影响到浅层的地下水资源。本文通过总结封存中可能出现的泄漏途径及方式,结合国内外研究泄漏对地下水影响的野外试验和室内实验、数值模型等方法,提出了评价分析封存泄漏对地下水影响的框架和方法。介绍了目前评价的各种方法的缺陷,最后提出了评价中的场地评价、数值模拟、野外试验及室内实验未来的发展方向,三种方式的共同发展能够完善影响评价并且促进CCS工程未来的应用前景。     

新型工程装备电气系统封存保养研究

针对新型工程装备信息化、智能化程度较高的特点,从装备材料的角度出发,研究新型工程装备电气系统电子材料在封存环境中,因受到各种自然因素的影响而发生一系列物理和化学变化的过程及原因。结果表明,工程装备电气系统中电子材料物理、化学性能的改变,会导致电子元器件失效,最终致使整车因电气系统故障而丧失工作能力。针对性提出新型工程装备电气系统封存保养措施,供使用和管理人员参考。     

加速碳酸化钢渣免烧砖工程性能的研究

碳酸化是一种很有潜力的二氧化碳隔离储存技术。CO2矿物碳酸化固定可实现CO2的永久封存,环境风险性小,通过对钢渣进行碳酸化养护处理,主要分析和讨论碳酸化钢渣免烧砖具有优异的强度和安定性的原因及免烧砖破坏的机理。     

MICP技术用于地质碳封存的微观机理研究初探

微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）技术通过生物化学反应生成碳酸钙矿物,可用于密封地质碳封存盖层大孔隙和微裂缝,减少CO2泄露。地质碳封存地层常处于高温状态,而目前对高温条件下MICP的机理研究尚不多见。使用巴氏芽孢杆菌,借助微流控观测平台,研究了50℃条件下MICP矿化晶体的特性及生长规律。此研究阐释了MICP技术在高温下应用的可能,合理增加菌液和胶结液的注射次数可有效提高MICP化学转化率,显著降低岩土体渗透系数。研究结果加深了高温条件下MICP矿化机理的理解,有助于推进MICP技术在地质碳封存领域的应用。     

二氧化碳封存和强化采油

人为产生的CO2排入大气造成温室效应,引发全球变暖。CO2地质封存是一种极具发展潜力减少CO2排入大气中的方法。本文介绍了C02封存技术的各个组成部分以及CO2封存和强化采油联合的应用情况,分析了影响CO2封存和强化采油实施的三个因素。     

热语

碳捕集、利用和封存(CCUS)国家发改委近日发布《关于推动碳捕集、利用和封存试验示范的通知》,首次明确在火电、煤化工、水泥和钢铁行业中开展碳捕集试验项目。碳捕获、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,简称CCUS),是CCS(碳捕获与封存)技术新的发展趋势,即把生产过程     

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正全球首款基于离散格子理论和人工合成岩体技术研发的专业液压致裂数值模拟软件,实现对岩体受压裂作用诱发裂纹萌生和扩展过程的直观高效模拟。适用于石油/天然气/地热开发、核废料与CO_2封存、采矿等行业自实验室至工程/区域尺度的相关液压致裂机制、压裂方案设计和优化分析等研究应用。     

深部非采煤层CO2封存稳定性模糊综合评判

为实现对深部非采煤层CO2封存稳定性问题的多因素量化评价,采用模糊数学理论提出基于二级评判模型的深部非采煤层CO2封存稳定性模糊综合评判方法,基于科学性、合理性、可操作性、代表性的原则确立8个一级因素指标和4个二级因素指标,建立综合评判体系,综合采用模糊统计法和专家评分法对各个因素指标按4个稳定性等级进行量化分级,分析各因素指标隶属函数的构造,采用层次分析法合理分配各因素指标的权重,结合我国山西沁水盆地CO2-ECBM项目地质勘查资料进行工程实际评判验证,取得与工程实际相一致的评判结果,由此表明:采用模糊综合评判的方法评价深部非采煤层封存CO2的稳定性具有合理性和可操作性,为CO2煤层封存的场地选址提供理论支持。     

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碳捕集与封存标准化展望

文章从碳捕集与封存技术（Carbon Capture and Storage,简称CSS）的发展入手,介绍了国际标准化组织二氧化碳捕集、运输与封存技术委员会（ISO/TC265）、参与国家与机构、主要工作方向及工作进展等基本情况,并对未来CCS技术标准化发展进行了展望。主要介绍了目前ISO/TC265在碳捕集、碳运输、碳封存、碳量化与验证以及其它共性问题等领域开展的主要工作进展情况,并结合国内外CCS技术及标准发展的现状,从CCS标准的重要性、发展方向、时间进程、方法学以及与其它标准关系等方面进行了探讨。     

二氧化碳地质封存工程安全研究现状及地脉动法监测可行性初步分析

概括了近年来国内外关于CO2地质封存的研究现状,对CO2封存监测技术进行了简要总结,关注了基于地震法的相关监测技术。利用数值计算的手段,对地脉动方法在CO2地质封存工程安全监测中应用的可行性进行了初步探讨。先从理论上分析了CO2注入引起岩石密度和波速变化范围,在此基础上研究了岩石密度、波速等因素改变对地表面波频散特性的影响。分析表明:①当CO2密度和体积模量与岩石孔隙中物质相差较大时,CO2驱替岩石中孔隙介质对波速的影响较大,反之则小;②CO2储层横波波速改变相对于纵波或密度改变对面波波速影响较大;③CO2储层的波速和密度等参数变化对面波的影响随频厚积变化而变化;④当CO2储层薄但埋深大时,面波频散特性对储层弹性参数改变不敏感。