阿尔伯达省二氧化碳封存潜力

可通过采取多种措施减少大气中二氧化碳的排放量,例如,改进技术和提高能源效率以及利用与封存二氧化碳。对于具有高纬度气候的内陆地区（如阿尔伯达省）而言,把二氧化碳注入地下深层地层,或许是最切实可行的二氧化碳封存方案。把二氧化碳保留在地层中,可提高石油采收率（EOR）。例如,把二氧化碳封存于枯竭的油气层或储层中的沥青沉淀带;封存于盐穴;注入煤层以置换甲烷;在深盐水层水动力圈闭二氧化碳。阿尔伯达省具有应用所有这些二氧化碳封存方法的潜力：厚盐层分布广泛;丰富的石油、天然气、煤炭和沥青砂资源;地下深层水的水动力动态非常有利于在地质时间尺度上圈闭二氧化碳。经调查发现,在阿尔伯达省北部和南部深度分别为800米和1200米的位置,可把二氧化碳以气体的形式封存于煤层、盐水层和枯竭的抽气层。在阿尔伯达省西部区域,可把超临界相的二氧化碳封存于更深的枯竭碳氢化合物储层和盐水层。在能源和石油化工工业已广泛应用了二氧化碳深层注入和封存技术。目前,人们已把酸性气体（CO2和H2S）注入多种枯竭的储层和深盐水层。此外,利用二氧化碳来提高石油采收率（EOR）。化学工业的采矿作业可导致地下深部盐穴的形成。利用二氧化碳置换煤层中的甲烷仍处于测试阶段,但实验结果是振奋人心的.在阿尔伯达省,主要的二氧化碳源是火力发电厂、水泥厂、油砂与重油处理厂以及石油化工厂。从这些大规模点源捕集二氧化碳比从小规模分散的二氧化碳源捕集更加容易。因此,在阿尔伯达省地层中封存二氧化碳具有巨大潜力和直接适用性。     

澳大利亚Otway盆地二氧化碳地质封存示范工程介绍

澳大利亚Otway盆地二氧化碳地质封存示范工程是澳大利亚第一个完整的从源到汇的碳封存研究项目,也是碳封存领导论坛（CSLF）和国际能源总署（IEA）认可的二氧化碳地质封存国际合作项目,由澳大利亚CO2CRC牵头开展相关研究。项目封存场地位于澳大利亚维多利亚州的Otway盆地,分两个阶段进行。第一阶段,2004~2010年开展衰竭气田的二氧化碳地质封存研究,已向位于地下深处2000m的晚白垩系Waarre C粗砂岩地层灌注二氧化碳混合气体65000多吨,并成功实现构造圈闭封存,同时开展了地下水、土壤气体、大气、地球化学、地球物理等综合监测;第二阶段,2010 ~2015年开展地下咸水层封存二氧化碳的研究,将向位于地下1500m深处的晚白垩系Paaratte细砂岩咸水含水层注入10000t二氧化碳,实现二氧化碳毛细滞留圈闭封存,目前正在开展前期抽注试验。     

二氧化碳的海洋封存

引言 海洋封存二氧化碳,是控制化石燃料燃烧导致气候变化的有效手段。本报告阐明了二氧化碳海洋封存的基本原理,简要叙述了有关二氧化碳海洋封存的科学领域,以及论述了二氧化碳海洋封存的环境影响。本报告也描述了在利用海洋封存限制大气二氧化碳浓度上升前需要进一步开展的研究。     

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。     

二氧化碳注入砂岩透镜体中裂缝扩展模拟

二氧化碳地质封存技术是一种减少二氧化碳排放量的有效方式。砂岩透镜体具有良好的储-盖组合,是较为理想的二氧化碳封存场址。砂岩透镜体中注入超临界二氧化碳引起的裂缝萌生、扩展、演化等一系列复杂问题直接决定着封存的安全性。利用ABAQUS数值模拟软件,基于扩展有限元法（XFEM）建立流-固耦合模型,通过将超临界二氧化碳注入砂岩透镜体,观察透镜体内部砂岩储层裂缝破裂过程。数值模拟研究得出结论:在透镜体产状不同的条件下,倾斜透镜体相对于水平透镜体封存能力较差,不适宜进行二氧化碳封存;将二氧化碳以3种不同的流速充注到砂岩透镜体中,流速增加不利于封存的安全性,但是裂缝长度和形态没有发生明显变化;裂缝在扩展过程中裂缝首先变宽成为导流通道,然后变长扩展,裂缝尖端应力先增大达到峰值然后逐渐降低,最终裂缝停止扩展。     

玄武岩封存CO2技术方法及其进展

玄武岩封存CO₂为碳捕集与封存（CCS）提供了一种新的具有潜在意义的选择。当今世界上已有三个示范工程案例,即日本Nagaoka、美国Wallula和冰岛Carbfix,这些实例初步证实了CO₂玄武岩封存的技术和经济可行性。玄武岩封存CO₂相关技术研究进展包括:（1）Carbfix项目采用水溶液替代胺溶剂来捕集烟气中的CO₂气体,以便同时对CO₂和其他可溶于水的气体进行捕获,而在排放点源只需简单加装水洗塔等设备作为气体分离装置;（2）冰岛提出了适用于CO₂饱和溶液注入与封存的Carbfix方法,设计出能分别注入气体和水溶液的专用系统;（3）Carbfix在注入与封存CO₂过程中首次采用示踪元素监测方法,并通过质量平衡方法定量估算注入CO₂发生碳酸盐化的百分比,发现往玄武岩里注入CO₂不到2年就有95%被完全矿化。今后仍需进一步研究的技术问题包括:（1）CO₂饱和溶液与超临界CO₂两种注入形式如何选择;（2）能否用海水替代淡水溶解CO₂;（3）如何提高地球化学模拟的准确性;（4）如何降低碳捕集、分离和运输环节成本。相关探讨对我国利用基性超基性岩进行CO₂封存具有一定借鉴意义。     

二氧化碳地质封存及提高油气和地热采收率技术进展与展望

国内外碳捕集、利用与封存(CCUS)技术已取得初步进展.通过系统调研及研究实践,总结了二氧化碳地质封存及提高油气和地热采收率的技术进展,并对下一阶段的研究趋势进行了展望.研究表明：二氧化碳提高油气采收率是目前CCUS的主流应用方向,并且CCUS项目主要应用于常规油气藏,每注入1 t二氧化碳可采出原油0.1～0.6 t.如何应对二氧化碳气窜是二氧化碳提高油气采收率面临的关键问题.下一阶段的研究主要围绕二氧化碳提高非常规油气藏的采收率,如何使注入的二氧化碳能够有效地进入页岩或煤层基质仍是该类油气藏提高采收率的研发重点方向.除了二氧化碳提高油气采收率之外,二氧化碳还可用于提高地热采收率,目前的研究主要围绕二氧化碳与水作为工质开发地热的效果对比,温度场、应力场、渗流场、化学场的耦合作用对二氧化碳开发地热过程的影响仍有待进一步的研究.在同一个油气藏中利用二氧化碳作为工作流体先后开展提高油气采收率、提高地热采收率和二氧化碳地质封存一体化可能成为CCUS的发展趋势.该研究对加速CCUS部署以及油气和地热的协同开发及实施双碳战略有重要意义.     

欧洲二氧化碳地质封存能力评价——欧盟地质封存潜力项目

欧盟地质封存潜力项目的工作重点是欧洲二氧化碳点源、基础设施以及地质封存的GIS编图。该项目的主要目标是评价欧洲深部咸水含水层、油气构造与煤层中二氧化碳的地质封存能力。其他优先考虑的事项是进一步开发地质封存能力评价、经济模拟与场地选择的方法,以及开展国际合作,尤其是与中国合作。欧盟地质封存潜力项目成果包括适于二氧化碳地质封存的25个国家和欧洲大多数沉积盆地。     

初始矿物组分对CO_2矿物储存影响的模拟研究

二氧化碳地质封存(CO2geological sequestration,CGS)是一种直接、高效的减少大气中CO2含量的方式。本文以鄂尔多斯盆地CGS示范工程场地刘家沟组实测数据为基础,利用数值模拟方法,研究储集层岩石初始矿物组分变化对CO2矿物封存能力的影响。结果表明,在长石为主的砂岩储集层中,绿泥石、方解石和长石类矿物是主要的溶解矿物,铁白云石是主要的固碳矿物,初始矿物中钾长石、方解石含量变化对矿物封存量的影响极小,奥长石含量对矿物封存量有一定程度的影响,而绿泥石初始含量显著影响矿物封存量。     

回注地下——解决气候变化问题

从地球内部开采石油、煤和天然气来供给我们能量。在这类化石燃料燃烧和释放能量时产生了不需要的二氧化碳气体,这会对全球气候产生影响。可以捕集这种二氧化碳,输送到地下并且封存,这样可从根本上减少温室气体的放出量,有助于缓解气候变化,成为向持久供应能量过渡的关键因素。     

日本苫小牧CO2海底地质封存监测技术分析及其启示

海洋二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)是应对全球气候变化、减排温室气体CO₂的关键技术之一,也是实现中国碳中和目标愿景解决方案的重要组成部分。中国近海沉积盆地封存潜力巨大,2022年中国首个CO₂海底地质封存示范工程已在南海珠江口盆地咸水层中正式启动。日本苫小牧咸水层封存项目作为迄今为止亚洲最成功的海底封存项目,其CO₂封存监测工作为我国离岸封存项目的开展提供了重要的实践参考及技术指导。文章全面回顾了苫小牧CCS项目案例情况,对项目执行、场地监测内容及布点、监测设施及技术、监测结果等进行分析,总结苫小牧CCS项目的成功经验,以及陆—井—海结合一体化的多层次、全方位的监测体系,旨在助力中国海上CO₂封存项目顺利运行,确保海洋生态环境安全。     

广东雷州半岛火山岩二氧化碳矿化封存潜力评估

火山岩的矿物固碳作用为减少大气中的二氧化碳(CO₂)提供了一种永久性的封存解决方案,是一种经济、安全的碳捕集封存(CCS)方式。中国火山岩分布广泛,但对火山岩固碳潜力的研究还很欠缺。文章选择广东省雷州半岛火山岩为研究区,利用MapGis软件,建立雷州半岛火山岩厚度分布的矢量地理信息数据库,插值得到三维网格化数据体;基于火山岩矿化封存机制和CO₂矿化封存潜力评估方法,对雷州半岛火山岩CO₂理论矿化封存潜力进行了计算。结果表明,雷州半岛火山岩总面积约3940 km²,总体积约257 km3,CO₂理论矿化封存量在19～459亿吨之间。其中以雷南火山岩区潜力最大,理论封存量为13～326亿吨;其次为雷北遂溪县以东、湛江市西部区域的火山岩区,理论封存量为2～56亿吨;东海岛区域火山岩,理论矿化封存量虽然不大(1.5～35亿吨),但因其与周边工业排放源较近,具有较好的源汇匹配条件,具备CCS潜力。研究结果不仅对于优选封存CO₂火山岩储集区带提供重要依据,同时为未来开...     

富镁尾矿封存二氧化碳的实验地球化学研究

为了实现IPCC 提出的控温1.5℃的目标，矿物封存因其具有长期稳定性和安全性的特点而成为研究热点，文章选取富镁尾矿作为封存原料进行研究。该尾矿为盐湖钾盐生产废弃物，由于无法利用，一直困扰当地产业。将其利用为封存二氧化碳的原料，可实现以废治废。文章通过实验研究不同反应温度（0、20、50、80℃） 下二氧化碳吸收和碳酸盐沉淀两个核心过程，探讨二氧化碳在MgCl₂-NH₃-H₂O 体系中的反应路径和速率，发现二氧化碳在气—液界面的动力学反应速率常数 是限制CO₂传质的重要因素，对温度和反应速率常数进行建模发现两者关系为： k_app=1.4857×10⁵ exp(-1974/T) 。另外，通过对比不同温度下的二氧化碳吸收率和碳沉淀速率，提出最佳的实验温度条件，为富镁尾矿规模化封存二氧化碳提供参考。     

基于社会网络分析方法的二氧化碳地质封存风险传染特征研究

二氧化碳(CO₂)地质封存技术作为深度减排不可或缺的必要手段,对保护生态环境、推动全球中长期应对气候变化的国际合作以及推进社会绿色、循环、低碳发展具有重要意义。文章总结了二氧化碳地质封存项目全生命周期中可能出现的46个风险因素,运用社会网络分析方法构建风险网络关系模型,对二氧化碳地质封存项目风险因素间的传递作用关系进行了研究。通过风险网络整体与局部参数分析确定风险传递过程中的关键起始节点、关键致险节点、关键传递节点等关键因素,识别出三条潜在风险传递链：(1)地质灾害风险→CO₂供应、注入或运输意外中断风险→预期外的建设或操作成本变化风险;(2)操作人员知识不足或无相应资质风险→人为泄漏风险→项目对环境的破坏风险→公众参与风险→预期外的建设或操作成本变化风险;(3)部门协调不当风险→人才招聘和管理风险→操作人员知识不足或无相应资质风险→预期外的建设或操作成本变化风险。研究旨在为二氧化碳地质封存项目风险研究提供理论创新与技术参考,进而促进CO₂捕集、利用与封存项目的健康发展。     

鄂尔多斯盆地马家沟组二氧化碳地质封存有利区优选

CO2地质封存技术（CCS）是目前国际上实现CO2大规模低成本减排的最佳选择之一,而CO2地质封存的首要问题是CO2封存有利区优选。针对鄂尔多斯盆地马家沟组CO2地质封存有利区优选研究不足的现状,本文借助大量的地质、钻井、地球物理及测试分析,对鄂尔多斯盆地马家沟组地层水矿化度条件、温压条件、储层条件、构造条件及盖层条件进行研究分析,从而对CO2地质封存区域边界进行确定。在此基础上,出于CO2地质封存技术性和经济性考虑,进一步再优选出储层条件优越、距离CO2捕集装置较近、勘探程度较高、地层埋深合适且对其他矿产开发影响甚微的地区进行CO2地质封存。结果表明：①确定鄂尔多斯盆地适宜CO2地质封存的地区位于摆宴井-沙井子断裂以东、渭北隆起北缘断裂以北、黄河断裂以西、伊盟隆起以南的广大地区,主要包括伊陕斜坡和天环坳陷内的除中央古隆起缺失区以外的马家沟组分布地区;②乌审旗—靖边—延安岩溶斜坡区（Ⅰ1）为盆内最佳CO2地质封存区;③榆林—米脂岩溶盆地区（Ⅰ2）是CO2地质封存的有利场所。     

二氧化碳储存环境对油井水泥性质影响之研究

二氧化碳存入地下以地质封存方式进行减量是一项可行的工程手段。干燥情况下二氧化碳基本没有危害。然而在进行地质封存时,气井通常在地下水层、盐水层等潮湿的环境下操作,二氧化碳与水结合会形成碳酸,形成一个酸性的环境。实验室将API G级油井水泥添加包括飞灰、膨润土、重晶石与硅粉,在潮湿(100%)、饱和二氧化碳（常压,70 ℃）环境条件下养护28 d,研究其力学性能、化学成分及微观结构之间的关系。试验项目包括抗压强度、微观结构分析、X射线衍射及EDS扫描电镜。观察其养护样品发现,API G级添加飞灰的水泥呈现出最佳抗压强度及最深的碳化深度。而API G级添加膨润土的水泥现出最低抗压强度及最浅的碳化深度     

海洋碳封存技术:现状、问题与未来

过度使用化石能源致使过量排放以CO_2为主的温室气体,并增强全球气候变暖的趋势。碳封存是有效缓解大气中CO_2浓度激增的重要手段。海洋碳封存是一种新兴的碳减排理念,其封存主体是海洋水柱和海底沉积物,它们不但封存潜力巨大,而且与陆地碳封存相比安全性更高。阐述了海洋碳封存的技术原理与封存机制、海洋碳封存的潜力与封存时间、影响海洋碳封存的主要因素、海上CO_2注入技术、CO_2泄漏对海洋生物的影响以及CO_2泄漏的监测技术等,并对未来海洋碳封存的发展前景进行了展望,指出了未来海洋碳封存技术的主要研究热点。     

砂岩中绿泥石含量对CO_2矿物封存影响的模拟研究

二氧化碳地质储存是实现二氧化碳减排的有效手段,砂岩储层是二氧化碳地质储存的主要储层类型之一。砂岩储层中的绿泥石溶解对二氧化碳地质储存形式和储存量有着重要的影响。依据某砂岩储层的实测资料,采用数值模拟技术,分析了绿泥石作用下CO2矿物封存机理和绿泥石含量对CO2的矿物封存量的影响。研究结果表明,绿泥石体积分数增大,溶解后可以向溶液中提供更多的Mg2+、Fe2+,有利于固碳矿物菱铁矿和铁白云石生成;绿泥石的体积分数与CO2矿物封存量有良好的正相关性,高绿泥石含量有助于砂岩储层的CO2矿物捕获。     

咸水层二氧化碳封存试验的水文和地球化学监测

水文和地球化学监测是典型试验场地特征描述和二氧化碳利流监测的主要组成部分。本次试验把二氧化碳注入德克萨斯州北部海湾地区河成三角洲Frio地层的含咸水砂层。注入的二氧化碳在原地形成超临界相,与周围咸水相比超临界相二氧化碳具有气体特征（低密度和粘度）,而一些二氧化碳溶解于咸水。典型试验通过1个注入井和1个监测井完成。在两个水井均开展了压力和流速监测;在监测井持续采集地表流体样品和定期采集井下液体样品。在二氧化碳注入之前开展的场地特征描述包括：在抽水试验的同时进行压力瞬变分析,来评估单相流动特征;确定注入井和监测井之间的水力连通性;确定对应的边界条件以及分析地层范围内的环境条件。此外,在注入二氧化碳前开展的示踪剂试验,有助于评估在单相条件下注入井和监测井之间的动态孔隙率和流径的几何形状。在注入二氧化碳前开展的地球化学采样,能为随后开展的地球化学监测提供基准,并有助于确定注入二氧化碳时使用的最佳示踪剂。在二氧化碳注入期间,开展水文监测来评估两相流动特征,并协助监测注入的二氧化碳羽流的运动;而通过地球化学采样能够提供二氧化碳和示踪剂到达监测井的直接证据。而且,含有二氧化碳的水能起到弱酸的作用,可与含水层内多种矿物发生反应,在监测井采集水样时可提供明显的化学信号。单相示踪剂试验和二氧化碳（以及与二氧化碳同时注入的示踪剂）的临界点曲线对比结果显示：超临界二氧化碳与固有咸水之间存在两相流动过程：为了有效地把二氧化碳封存于咸水含水层,必须充分了解二氧化碳封存场地当前存在的不确定性因素。     

全球硅酸盐岩化学风化—二氧化碳消耗定量模型研究进展

硅酸盐岩通过与二氧化碳的化学反应,去除大气二氧化碳并将其封存在风化产物或海洋碳酸盐岩中,是影响全球碳循环以及气候变化的要素之一。定量计算全球硅酸盐岩通过风化作用消耗的二氧化碳总量是了解地球现今与过去气候变化的关键。作者系统调研了5个硅酸盐岩化学风化—二氧化碳消耗定量模型的数据来源、研究方法、计算公式以及各模型的主要影响因素,并且以最新的Celine模型所计算得出的二氧化碳消耗量为参考标准,对比了各模型的优缺点与适用范围。现有模型估计全球硅酸盐岩化学风化的二氧化碳消耗量为69～169 Tg/yr,其中各模型的主要参数包括气候(温度、径流)与岩性,次要参数包括构造隆升、火山与植物作用等。在未来探索硅酸盐岩化学风化所消耗二氧化碳的定量计算中,应考虑更多控制作用的影响以及各因素之间的相互联系。此外,利用大数据分析方法将这些定量模型推广应用于深时地球古气候重建可能是未来的研究趋势。