水环境同位素技术在二氧化碳地质储存中的应用之探讨

通过分析二氧化碳地质储存的地下空间和时间特征,并结合水环境同位素技术的特点,提出将其应用于碳储存方面可以从以下三方面入手:(1)利用水环境同位素技术判断二氧化碳规模化封存场地的水文地质条件的方法,评价典型二氧化碳规模化封存咸水层的安全持久性及储存二氧化碳的适宜性;（2）确定判断泄露二氧化碳“碳源”的同位素方法,研究泄露的“碳”源;（3）通过水环境同位素技术,研究二氧化碳地质封存与地下水循环、径流之间的关系,评价规模化封存二氧化碳潜在泄露对浅层含水层的影响。     

深部咸水层CO2地质储存适宜性评价方法研究

随着温室效应的加剧,CO₂地质储存已成为减缓全球气候变暖的有效方法之一. 可用于CO₂ 地下储存的场地主要有枯竭的油气田、深部咸水层和深部不可开采的煤层等,我国深部咸水层CO₂地质储存潜力占总潜力的98%以上. 在全面分析CO₂ 地质储存适宜性影响因素的基础上,建立了适宜于沉积盆地深部咸水层CO₂ 地质储存的适宜性评价体系,主要包括地质安全性、储存规模、社会环境风险和经济适宜性4大指标层,共计28个评价指标,评价方法以层次分析法及指标叠加法为主. 以西宁盆地为研究实例,通过基于排除法的地质条件综合分析与层次分析法的定量评价相互验证,表明该指标体系和评价方法具有广泛的应用价值. 结果表明,西宁盆地一级构造单元中双树坳陷最适宜CO₂地质储存,可作为CO₂地质储存的优先选区.     

深部咸水层CO2地质储存地质安全性评价方法研究

CO2地质储存工程属于环保型工程项目,地质安全性是影响CO2长期封存的首要因素。深部咸水层CO2地质储存地质安全性影响因素主要包括盖层适宜性、场地地震安全性、水文地质条件、地面场地地质条件四个方面,其中盖层适宜性是CO2安全储存的最关键因素,场地地震安全性和水文地质条件次之,而地面场地地质条件也是影响工程施工的重要因素。本文基于CO2地质储存的地质安全性影响因素分析,建立了层次分析结构的地质安全性评价指标体系,并初步计算了评价指标的权重;提出可以利用模糊综合评价方法进行深部咸水层CO2地质储存地质安全性综合评价,为中国深部咸水层CO2地质储存的地质安全性评价方法和安全选址指明了方向。     

青海省贵德县热水泉干热岩体地质—地热地质特征

贵德县热水泉干热岩体平面上呈半椭圆形展布于NNW向区域性新街断裂带组分的热光断裂之西,面积约122km2。ZR1孔钻探结果表明:干热岩体上部为具自封闭盖层性质的中温水热型地热田,2800～3050m属相对完整或隔水的次高温花岗岩体,3050.68m深处温度为151.34℃,进入干热岩段。干热岩体热储为侵位于233.2～222.3Ma的中晚三叠世花岗岩,岩石类型主要有闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩和钾长花岗岩等。具正花状构造结构的新街—瓦里关走滑挤隆构造带为区域性控热导热构造,并对干热岩体的就位有明显的控制作用。基于大地电磁测深、高分辨率重力异常、电阻率与Rayleigh波群相速度线性反演,以及地质综合分析认为,以壳内部分熔融层供热为主,地幔热流供热、沿走滑断裂带上升的晚期小熔体与双倍地壳U、Th、K等放射性元素衰变生热为叠加热源,一并构成的复合型热源,是热水泉干热岩体最有可能的热源机制。     

青藏公路沿线不冻泉地区构造控水机理研究

地处多年片状冻土(岩)区的不冻泉补给源为北部昆仑山主脊南坡现代冰川底部的冰雪覆盖融区水、冰雪消融水、大气降水和地表水。补给源水进入不冻泉NE向张扭性活动断裂(F2)构造—地热融区导水通道,运移至不冻泉NWW向压扭性活动断裂(F1)时受阻,于F1和F2断裂交汇部位的共用上盘近断裂破碎带旁侧富集,并上涌至地表,形成上升泉,这是不冻泉地区构造控水的主要机理和不冻泉天然上升泉形成的主因。为解决当地冬季缺水问题,宜在F1与F2断裂交汇部位NW侧共用上盘适当部位布置供水水文地质钻孔,可找到水量丰富、水质良好的地下水。     

咸水层CO2地质封存地下利用空间评估方法研究

咸水层CO₂地质封存技术是我国实现碳中和目标的重要支撑技术,也是一项深部地下空间开发利用技术。咸水层CO₂地质封存工程利用的深部地下空间,需要在确定CO₂羽流、扰动边界和经济因素“三级边界”的基础上进行综合评估。以我国唯一的深部咸水层CO₂地质封存项目——国家能源集团鄂尔多斯碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage, CCS)示范工程为实例,基于封存场地储层CO₂羽流监测以及扰动边界的推断预测结果综合评估,认为示范工程平面上4个1'×1'经纬度范围可作为地下利用空间平面边界,垂向上以纸坊组顶界(深度约958 m)为地下封存体顶部边界,以深度2 800 m为底板封隔层底界。提出的咸水层CO₂地质封存地下利用空间评估方法,能够为未来封存工程地下利用空间审批与监管提供一定参考,但也需要进一步结合已有法律法规及规模化封存工程实践完善提升。     

中国北方高砷地下水分布特征及成因分析

本文分析了银川平原北部饮水型砷中毒分布、水文地质条件和水化学特征,并探讨了地下水中砷离子分布规律和富集环境。研究表明:高砷地下水区呈两个条带状分布于冲湖积平原,主要为埋藏深度小于40m的潜水,水化学环境呈弱碱还原环境,水化学类型主要为HCO3-Na·Ca,Cl·HCO3-Na,Cl·HCO3-Na·Ca型;最后对比分析了中国北方内蒙古平原、山西大同盆地、新疆、吉林西部高砷地下水分布和环境地质特征。     

区域地下水流数值模拟的方法和实践 ——以华北平原为例

平原(盆地)和流域尺度的地下水流数值模拟对于区域地下水资源合理开发利用具有重要意义。本文在总结分析国内外区域地下水资源数值模型特点的基础上,重点介绍了华北平原区域地下水流数值模型,并指出了区域地下水流数值模拟中存在的问题。     

新疆焉耆盆地水环境氢氧同位素特征及其指示作用

根据焉耆盆地开都河水及其两岸地下水中的氢氧稳定同位素资料及氘过量参数(d)值,分析了焉耆盆地内不同水体的δ(D)、δ(18O)和d值的分布规律,并得到地下水的主要补给来源及其与开都河水的相互作用关系;地下水的δ(D)在-87.60‰～-61.82‰间,δ(18O)在-10.90‰～-9.73‰间;开都河水的δ(D)在-71.95‰～-58.58‰间,δ(18O)在-9.57‰～-8.64‰间。结果表明:焉耆盆地内地下水和地表水同源于山区的降水和冰雪融水,且经历了较强的蒸发作用;地下水与地表水之间的直接水力联系较弱,深层地下水主要接受开都河水在洪积扇区的入渗补给,浅层地下水主要接受河流引水灌溉入渗;不同深度地下水之间的水力联系较为密切,为统一的地下水系统。     

中国二氧化碳地质储存研究进展

2010年以来,中国地质调查局组织实施了"全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程"项目。依据我国沉积盆地的地质条件,基本建立了中国CO2地质储存潜力与适宜性评价体系,初步评估了417个(面积大于200 km2)陆域及浅海沉积盆地的CO2地质储存潜力与适宜性;在内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗参与并合作实施了中国首个、也是世界上规模最大的煤基全流程深部咸水层CO2地质储存示范工程,突破了钻探、灌注、采样、监测等一系列科学技术难题;在储存过程中的物理化学与生物作用、仿真模拟、环境影响与安全风险评价等基础理论研究方面取得了实质性进展。