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。     

鄂尔多斯盆地马家沟组四段岩相古地理新认识及勘探区带优选

准确的岩相古地理恢复对鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组四段有利储集层预测及勘探选区选带具有重要意义。依据野外露头剖面勘查、大量新钻井岩心和岩石薄片观察、单因素图分析、测井岩石结构组分解释和地震资料解译,建立了马家沟组四段台地—台缘—盆地的沉积模式,认为台地边缘带主要沿中央古隆起展布,同时受继承性发育的寒武纪乌审旗古隆起控制,台地内发育近北东向展布的榆林—志丹次级低隆带,低隆带两侧发育台内洼地,进而形成台地内部隆洼相间的沉积格局。重磁及地震资料解释表明,鄂尔多斯盆地中晚元古代发育沿北东向展布的裂陷槽,结合怀远运动构造背景,认为该裂陷槽对马家沟期沉积格局具有重要影响。受古地貌和古裂陷槽的共同作用,马家沟组四段颗粒滩主要发育在中央古隆起和榆林—志丹低隆带,总体呈北东向近似雁列式分布,藻丘发育在盆地东部神木—米脂盐隆地区。综合构造、沉积、储集层特征及勘探实践,优选出榆林—志丹次级低隆带和神木—米脂藻丘发育带是马家沟组四段天然气大规模成藏的有利勘探区。研究结果可为鄂尔多斯盆地马家沟组四段有利储集层的预测及勘探区带优选提供重要依据。     

CO2深部咸水层封存选址的地质评价

深部咸水层封存是目前最具前景的CO2地质封存方式。本文通过调研CO2地质封存相关文献，对CO2咸水层封存选址地质评价依据进行分类，总结咸水层封存涉及的定量研究方法并探讨目前CO2地质封存中的不确定性问题。主要认识有：① CO2咸水层封存选址的地质依据可根据在评价中的作用分为两类，第一类是用于可行性评价的通用依据，第二类是用于进一步筛选优选靶区的封存适宜性和安全性指标，其中封存适宜性评价针对的是更加细致的储层特征（相较于可行性评价），而安全性评价则集中在盖层适宜性、场地地震安全性、水文地质条件、地面场地地质条件、储层盖层空间分布和构造六个方面；② 封存潜力评价方面，大范围的可行性评价可首选资料要求较低的面积法进行封存潜力评价，对小范围的优选靶区采取精度更高的容积法和包含更多封存机制的容量系数法；③ 目前CO2地质封存中的不确定性问题主要在于相同依据在不同评价方面产生的不同影响、CO2- 水- 岩反应对储集物性的影响、研究发现的特殊现象、多场耦合模拟研究不系统以及封存潜力计算中参数不确定问题。     

鄂尔多斯盆地奥陶纪马家沟期岩相古地理演化与成钾意义

本次研究主要依据龙探1井、镇钾1井等8口基干井,通过岩心观察、测井解释、镜下薄片鉴定、沉积微相分析,结合区域构造资料并参考前人研究成果,对鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组沉积相进行了识别和划分,编制或修编了鄂尔多斯盆地马家沟一期至马家沟六期各时期的岩相古地理图。研究结果表明:鄂尔多斯盆地马家沟组主要发育碳酸盐岩台地相,包含开阔台地和局限蒸发台地两种亚相,与成盐成钾密切相关的局限蒸发台地可进一步划分为云坪、盐湖、膏湖、淡化泻湖等微相;平面上,马家沟组一段—六段主要发育陆(隆)、云坪、盐湖、膏湖、开阔台地及浅滩6个古地理单元,每个古地理单元在各段的分布情况有所不同。在半封闭的构造格局、华北古陆表海为主的预备卤水补给方式和奥陶纪极端干旱的古气候条件共同作用下,使有利成钾区最终定位在鄂尔多斯盆地东部盐坳绥德地区。     

基于数值模拟探讨提高咸水层CO2 封存注入率的途径

咸水层CO2地质封存是减少大气中CO2排放量的有效途径。CO2注入率是衡量咸水层中CO2注入能力的有效因素,因此,研究注入速率的变化规律及提高的措施是很有工程价值的。在很多区域,地层的低渗透性限制了CO2的注入率。针对鄂尔多斯盆地的水文地质条件,通过数值模拟,探讨在低渗透性咸水层中提高CO2注入率的途径,包括改变储层中的盐度、采用水平井注入、增加注入井段的长度以及采取水力压裂等工程措施。其中改变储层中的盐度可通过在注入CO2前向储层中注入一定量的水来实现。模拟结果表明,这些方式可以有效地提高CO2注入率,其中水平井改造方式和水力压裂工程措施效果显著,盐度改造措施在地层初始含盐度较高时,会有更好的效果。研究结果可为鄂尔多斯盆地和类似地区的咸水层CO2地质封存项目提供参考。     

鄂尔多斯盆地石盒子组地层二氧化碳矿物封存能力评估

CO2的地质封存技术是减少CO2向大气排放的一种有效方法。矿物封存由于储存时间长,安全性高,对CO2地质封存至关重要。本文以鄂尔多斯盆地石盒子组地层为例,利用模拟软件TOUGHREACT研究了CO2注入后,各矿物的溶解和沉淀机理,确定固碳矿物和CO2的矿物封存量;通过改变绿泥石和长石类矿物的初始含量,研究原生矿物组分对CO2矿物封存潜力的影响。结果表明,以石英、长石为主的砂岩储集层中,长石类、绿泥石和高岭石是主要的溶解矿物,铁白云石是主要的固碳矿物,原生矿物中绿泥石和长石类矿物对CO2的矿物封存量影响很大,绿泥石和长石类矿物的体积分数增加,CO2的矿物封存量也增加。     

河东煤田CO_2煤层地质封存条件及潜力评价

通过河东煤田煤炭、煤层气资源赋存地质条件及地震烈度的综合研究,分别对河东煤田(聚气盆地)保兴含气区、三交北含气区、三交-柳林含气区、石楼含气区、大宁-吉县含气区煤层封存CO2的潜力进行了初步评估,认为该区CO2煤层封存具有一定的潜力和前景。评估结果表明:河东煤田煤层可存储CO2总量为23.93×108t。依据CO2封存区块适宜性评价指标体系及评价公式对含气区块CO2煤层地质封存适宜性进行评价,煤层埋深1 000~1 500m,三交-柳林含气区为适宜区,其余含气区为基本适宜区;煤层埋深1 500~2 000 m,三交-柳林含气区、保兴含气区为适宜区,其余含气区为基本适宜区。     

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。     

数值模拟在CO2地质封存示范项目中的应用

CO2深部咸水层地质封存被认为是减缓温室效应的一种有效的工程技术手段。针对神华鄂尔多斯105 t/a CO2捕集与封存(CCS)示范项目,用数值模拟方法对CO2在地层中的运移过程进行了详细地刻画,分析了CO2的流动迁移、地层压力积聚过程及地层封存潜力。数值模型不但可以为工程的顺利进行提供技术支撑,而且可以节省人力财力。首先,根据实际监测数据对模拟参数进行校准,得到了合适的压力拟合曲线,确定了主要的水文地质参数。然后,对为期3 a的CO2续注工程进行预测,详细分析了CO2的晕扩散、溶解情况、地层压力变化情况、储层封存潜力等。得到如下结论：CO2在3 a内的最大迁移距离约为350 m;水裂可以有效提高CO2的注入性;隔离层能有效防止CO2逃逸。研究表明,尽管鄂尔多斯盆地属于低渗咸水层仍然能够有效安全地封存CO2。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组四段构造- 岩相古地理新认识及勘探意义

米探1井取得天然气勘探突破表明鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组四段具有巨大勘探潜力,然而,对盆地奥陶纪马四期古构造格局和岩相古地理研究还存在争议,制约了下步天然气勘探进程。为此,基于地震、野外露头、钻井、岩芯、微观薄片和测井等基础资料,对马家沟组四段构造- 岩相古地理开展了系统研究,确定了盆地奥陶纪马四期古构造格局,并恢复出马家沟组四段岩相古地理,预测了有利勘探区。研究结果表明：① 鄂尔多斯盆地奥陶纪马四期发育“两陆三隆四坳”的古构造格局,其中两陆为伊盟古陆和阿拉善古陆,三隆分别为中央古隆起、中条古隆起和神木- 志丹低隆起,四坳为西南边缘坳陷、桃利庙坳陷、府谷坳陷和柳林坳陷;② 马四期为碳酸盐岩内缓坡和中缓坡沉积,其中内缓坡又发育白云岩坪、含云膏坪、微生物丘、灰泥丘、砂屑滩、丘滩间海和灰质潟湖等7类微相;③ 古构造格局控制马家沟组四段沉积分异,微生物丘、灰泥丘和砂屑滩等3类有利储集相主要沿中央古隆起和神木- 志丹低隆起等古地貌高部位分布。因此认为,神木—靖边地区是有利储层发育区,且处于岩性相变带,生储盖配置关系好,具有良好的成藏条件,是天然气勘探的有利靶向区。     

乌尔逊凹陷含片钠铝石砂岩分布

海拉尔盆地乌尔逊凹陷发现含片钠铝石砂岩，片钠铝石为一种成岩自生矿物。将含片钠铝石砂岩和CO2气的井位综合对比，结合该区构造断裂带分布与γ5花岗岩分布特征以及含片钠铝石砂岩与CO2气纵深分布数据的研究，确定含片钠铝石砂岩的分布与断裂带以及γ5花岗岩的分布具有耦合关系，同时含片钠铝石砂岩与CO2气的分布也具有区域相关性。从而可以确定片钠铝石可以作为CO2气的示踪矿物。     

中国东部橄榄岩包体和榴辉岩中CO2流体包裹体的碳同位素组成

应用阶段段加热技术,对中国东部新生代玄武岩中的橄榄岩包体和大别造山带超高压榴辉岩进行了裹体ＣＯ２的碳同位素组成测定,结果表明,榄岩的δ＾１３Ｃ值变化较大,从－２２．８％到＋０．７‰到＋４．６‰,同样明显不同于前人报道的低δ＾１３Ｃ值（－３０‰２０～－２０‰）特征,大别造山带榴辉岩的δ＾１３Ｃ变化从－１８．５‰到＋４．６‰,同样明显不同于前人报道的低δ＾１３Ｃ值（－３０‰～－２０‰）特征。榴辉;岩的     

我国CO2捕集与封存的技术路线探讨

地球温暖化问题已引起全球的密切关注,CO2是促成地球温暖化的主要因素。为了缓解地球温室效应,将大气温室气体浓度稳定在一个安全的水平上,必须减少CO2排放。CO2捕集与封存（CCS）是一种新型岩土工程,具有规模大、潜力大、成本较低、技术成熟度较高、与化石能源结构相容性好等特点,被认为可能具有较高减排贡献度,能够降低综合减排成本和减缓能源结构转变带来的经济冲击。国外已投入了很大的研发资金并且制定了研发路线。中国的研究才刚刚起步,尚未制定开发路线。根据大量调查分析,提出了中国中长期CCS研发技术路线。     

松辽盆地幔源成因CO2气藏分布规律及控制因素

通过深部15s大剖面解译和典型CO₂气藏解剖,深入剖析了松辽盆地幔源成因CO₂气藏分布规律及控制因素。纵向上CO₂气主要富集在营城组火山岩和泉头组三、四段砂岩储层中。与深部热流体（热流底辟体和侵入体）直接相连的、控陷的、控制火山通道的铲式基底断裂控制着CO₂气藏呈串珠状分布的特征,断裂走向拐点、端点和侧列叠覆区控制了CO₂气出气点。深部热流体是CO₂气藏主要的气源。与之相衔接的基底断裂活动导致幔源岩浆充注盆地,同时携带的CO₂气释放进入早期喷发的火山岩中形成营城组火山岩CO₂气藏。基于控藏断裂多为断陷期和泉头组晚期-青山口组早期活动的基底断裂,推测营城组CO₂气藏主要成藏时期为泉头组晚期-青山口组早期。松辽盆地强烈的构造反转发生在明水组末期,挤压应力自南南东向北北西方向衰减的过程中,基底断裂复活形成正反转断层,CO₂气从热流底辟体中脱出上运而聚集在反转构造带上,断层式反转构造南部比北部发育,西部比东部发育,因此松辽盆地南部比北部、西部比东部CO₂气更富集。     

岩浆—热液体系成矿流体演化及其金属元素气相迁移研究进展

本文从火山喷气、岩浆热液矿床的成矿流体性质、金属元素在蒸汽相中的溶解及在蒸汽/卤水相的分配实验等方面概述了有关金属元素气相迁移及CO2在成矿过程中作用的研究现状。火山喷气的凝结物中高浓度的Cu、Zn、Pb、As、Ag和Au,以及斑岩型矿床中低密度流体包裹体（蒸汽相）中硫化物矿物的存在,预示着上述金属是以蒸汽相搬运的。金属元素在蒸汽相中溶解实验研究表明,金属元素在蒸汽相中以［MeXm·(H2O)n］水合物的形式存在,其溶解度随着H2O逸度和HCl逸度的增大而增加;熔体—流体体系分配实验研究揭示,NaCl—H2O体系中存在蒸汽—卤水相分离,在含S条件下Au、As等元素通常以HS-离子络合物的形式优先溶于蒸汽相,Fe、Zn、Pb、Mn、Cs等元素以Cl-离子络合物的形式优先富集于卤水相;Cu在富S热液中优先进入蒸汽相,在富Cl贫S热液中通常富集于卤水相,表明Cu在岩浆热液中是以HS-和Cl-两种络合物的形式迁移的。CO2在Au、Cu等金属元素迁移和沉淀过程中可能起重要的作用,不仅促进NaCl—H2O体系相分离,并且促使HS-络合物在蒸汽相富集以及调节成矿流体的酸碱度。斑岩型Cu—Au矿床的矿化过程可概括为3个阶段：高侵位的斑岩分异出的少量岩浆流体主要形成了青磐岩化带和部分钾硅化带,矿化通常不成规模;深部岩浆房早阶段去气作用分异出的岩浆流体主要在斑岩体早期钾化基础上叠加蚀变并形成广泛的浸染状矿化和石英—硫化物细脉,在斑岩体上部形成高级泥化带并形成低温热液型Cu—Au矿化,此阶段为主矿化期;深部岩浆房晚阶段去气作用形成的岩浆流体可能主要使斑岩体和部分围岩形成绢英岩化,并伴随晚期石英—(方解石)—硫化物脉的沉淀。     

内蒙古商都地区CO2气成因及其意义

为了认识商都地区CO2气的成因、指导CO2气勘查,分析了气体组分、碳同位素、氦同位素、氢同位素等地球化学特征。结果表明:商都地区CO2气体积分数为97.23%~97.85%,δ13C值为-6.5‰~-5.2‰;伴生气体He同位素3He/4He为(1.69~3.35)×10-6,δD(H2)值为-760‰~-860‰,计算幔源氦的份额可达69.7%~84.8%。以上特征显示,CO2气具有明显的无机成因特征。同时,该区深大断裂发育、岩浆活动强烈及汉诺坝组玄武岩包裹体中CO2广泛分布的地质特点,表明该区具有幔源CO2形成、运聚的地质条件和过程。商都地区幔源岩浆成因的CO2气为无机成因气。商都地区地质条件及已有勘探成果,预示本地区具有良好的CO2气勘探前景。     

土地利用和覆被变化对岩溶区土壤CO2浓度的影响

通过选择3个具有不同地质背景、气候条件等环境特征的山西汾阳马跑-郭庄岩溶泉域、湖南湘西大龙洞地下河流域、广西桂江流域,对流域内具有代表性的不同土地利用方式和覆被类型下垫面土壤20~50cm深处CO2浓度进行检测。结果显示,土地利用方式和覆被变化对3个流域岩溶土壤中20cm、30cm、40cm和50cm深处CO2浓度具有明显的影响作用:湖南湘西大龙洞地下河流域多数样地土壤CO2表现为随土层的加深先增加后降低的双向梯度;山西马跑-郭庄泉域玉米地的土壤CO2浓度比种植马铃薯的高,且随着覆被条件由草地→灌丛→林地的改善,土壤的扰动性变小,CO2浓度差趋于减少,变幅趋于稳定。各个流域相同覆被类型,群落结构和优势种变化越小,土壤CO2浓度变幅越小。      

砂岩中自生绢云母的成因及意义——以海拉尔盆地乌尔逊凹陷乌19井为例

形成于中低温条件下的绢云母不仅仅分布于火成岩,变质岩中,而且在盆地砂岩中也有赋存,大量前人文献证实砂岩中绢云母的形成与热流体有关。本文以海拉尔盆地乌尔逊凹陷乌19井南屯组和铜钵庙组砂岩中绢云母为例,选取26个有代表的薄片做岩石学分析,绢云母质量分数介于1%～17%之间,产状主要以充填孔隙为主。与绢云母共生的自生矿物间的共生序列为:菱铁矿、钠长石、方解石、绢云母、白云石。研究发现凹陷内燕山期花岗岩造成盆地内局部高地温梯度异常,为绢云母形成提供热源。结合近几年对绢云母矿及金矿的研究,得出绢云母的形成还与CO2注入有关,是含CO2的水作用于碱铝硅酸盐矿物,在中或中低温条件下形成。     

中国铁路运输33年来的温室气体排放

铁路是我国重要的交通运输方式,但我国至今尚无铁路运输行业温室气体排放量的报道.文章基于我国铁路部门逐年统计数据,计算了 1975～2007年我国铁路机车的温室气体排放量,分析了我国铁路机车温室气体排放强度及其变化特点.结果表明,我国铁路机车温室气体(CO2和N2O)总排放量逐年降低,由1975年的4278×104t CO2当量降至2007年的3844×104t CO2当量,总降幅达10%,年均减排14×104t CO2当量.其中,CO2年排放量整体呈下降趋势,由1975年的4246×104t降至2007年的3645×104t,总降幅达14%,年均减排18.8×104t; N2O年排放量快速增长,由1975年的1088t增至2007年的6681t,年均增加175t,达16%.由于我国铁路蒸汽机车承担的牵引工作量越来越少,其温室气体年排放量逐年降低,1975～2001年年均减少155×104t CO2当量,降幅达3.7%.2002年以后,蒸汽机车基本上从运输领域中被全部淘汰,无温室气体排放.1975～2007年内燃机车和电力机车的排放比重越来越大,其温室气体年排放量逐年上升,内燃机车年均增加54×104t CO2当量,电力机车间接排放量年均增长62×104t CO2当量.温室气体排放强度呈现明显降低趋势,其值由1975年的8.23kg降至2007年的1.34kg CO2当量/百换算吨公里,降幅达84%,年均降低0.22kg CO2当量/百换算吨公里.其中,内燃机车、电力机车和蒸汽机车的温室气体平均排放强度分别为1.51kg,1.68kg和8.74kg CO2当量/百换算吨公里.大规模淘汰排放强度大的蒸汽机车,同时大量运用排放强度低的内燃机车和电力机车,使得我国铁路机车的温室气体排放量和排放强度不断降低,这为减少我国铁路运输行业的温室气体排放作出了重要贡献.另外,我国铁路机车温室气体排放量占全国化石燃料燃烧的温室气体排放总量的比重很小,因此可以说铁路运输是我国交通运输领域中理想的节能减排运输方式.