国内外CO2研究现状及发展趋势

Ｊ等［３８３对西德克萨斯Ｐｅｒｍｉａｎ盆地
ＪＭ—Ｂｒｏｗｎ Ｂａｓｓｅｔ气田的３Ｈｅ／Ｃ０２、艿”Ｃｃｏ进行了分，
析，结果表明，来源于洋中脊岩浆流体的ＣＯ。／３Ｈｅ 值分布范围很窄，为（４．１～６．２）×１０９，而壳源型流
万方数据
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天然
气地球科学
Ｖ０１．１５
同位素地球化学等单一学科及方法的研究，而是强 调和注重多学科与多种技术方法的有机结合，进而 推动气体地质地球化学理论的发展，如气体包裹体 研究方法和高温高压实验模拟技术与盆地模拟技术 的相互结合等；④重视ＣＯ。资源的综合开发利用以 及工矿企业生产过程中排放出的Ｃ０。回收利用的系 统研究。 ３
收稿日期：２００４—０４—１５；修固日期：２００４—０５—３０．
气田（藏）、蒙大拿的凯文森伯斯特ＣＯ：气田（藏）、泰 国湾的普拉冬（Ｐｌａｔｏｎｇ）、埃拉万（Ｅｒｏｗａｎ）和索塘 Ｃ０。气田（藏）群、印度尼西亚的纳土纳气田等。我国 已在松辽、渤海湾、苏北、三水、东海及南海北部等裂 谷盆地内发现了３０多个ＣＯ。气田（藏），其中万金塔 ｃＯ：气田、黄桥ＣＯ：气田和沙头圩ＣＯ。气田已开发 利用，并取得了显著的经济效益。 迄今为止，国内外尚未形成一套较完善的关于 ＣＯ：研究与资源评价的理论体系及勘探技术。虽然 在油气勘探中发现了丰富的ＣＯ：资源，但对其综合 开发利用的程度甚低。同时，由于ＣＯ：存在多重性且 属影响大气环境的温室气体，故其大量被开发和排 放直接影响了自然生态平衡及人类赖以生存的大气 环境。因此，尽快开展ＣＯ。资源的综合开发利用和回 收利用工业化生产中的ＣＯ。尾气势在必行。本文将 重点分析国内外有关ＣＯ：的研究现状和发展趋势。
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国内外ＣＯ。研究现状
以往人们对研究ＣＯ。的认识不够，主要原因是
பைடு நூலகம்
对ＣＯ：综合开发利用的经济价值认识不够。但自２０ 世纪７０～８０年代以来，不断有学者认识到了研究 ＣＯ。对解决油气勘探中所出现问题的重要性和必要 性。许多学者通过气体同位素地球化学、包裹体特征 或直接在火山口测量等手段对Ｃ０。的成因进行了研 究。从国外学者Ｅ５～７］研究情况来看，近年来应用气体 地质地球化学、同位素地球化学研究Ｃｏ。成因较多， 而对其分布规律、资源潜力、勘探技术和评价方法研 究得较少。我国学者对ＣＯ。研究起步较晚［８￣１¨，主 要是根据天然气中Ｈｅ、Ａｒ稀有气体丰度及３Ｈｅ／４Ｈｅ 和４０Ａｒ／３６Ａｒ同位素比值等地球化学方法并结合天 然气成藏地质条件来探讨非烃气的成因。戴金星 等‘１ ２～１…、赫英等‘１“１９］、何家雄等‘２”蚓、戴春森等‘３４］ 和李先奇等口５。、刘宝明等［３６≈７３分别针对我国东部及 南海北部大陆架诸盆地赋存的ＣＯ：气藏及高含ＣＯ。 油气藏，运用同位素地球化学及天然气地质理论进 行研究，基本形成了以下认识：①我国东部陆上早第 三纪一晚中生代盆地处于伸展发育期和北西西向玄 武岩带活动期所形成的ＣＯ。气藏，和沿海海域第三 纪东海盆地、南海北部琼东南盆地、珠江口盆地中深 大断裂附近所形成的ＣＯ：气藏及高含ＣＯ。油气藏， 其ＣＯ。主要属幔源～岩浆成因类型，具有偏重的负 碳同位素系列（护Ｃ。（）ｎ≥ｏ‰～一８‰），且氦同位素 值（３Ｈｅ／４Ｈｅ）偏高，Ｒ／Ｒ。≥２左右；②我国中西部陆 上中生代及古生代诸盆地以及南海北部第三纪莺歌 海盆地目前勘探发现的ＣＯ。气藏及高含ＣＯ。的油气 藏，其ＣＯ：属壳源型及壳幔混合型成因类型，也具偏 重的负碳同位素系列，且其艿１３Ｃｃ吼值与幔源一岩浆 成因类型ＣＯ。基本无差别，但氦同位素值（３Ｈｅ／４Ｈｅ） 偏低，Ｒ／Ｒ。≤２以下，与前者存在明显的差异，据此 可区分以上两大成因类型的ＣＯ：。 天然ＣＯ：主要有３种成因［１２￣＂Ｊ：①地幔岩浆脱 气；②地壳富碳岩石热分解；③有机质热分解。尽管 各种地质环境生成的ＣＯ：含量与稳定碳同位素比值 关系能够帮助我们区分有机、无机成因类型ＣＯ： （扩Ｃ。（）ｎ＞一８％Ｏ为无机成因，艿１３Ｃｃ眦＜一１０％。为有 机成因），但不能严格区分幔源与壳源无机ＣＯ：。因 此，Ｂａｌｌｅｎｔｉｎｅ
２
ＣＯ。研究的发展趋势
国内外ＣＯ。研究的发展趋势主要表现在：①在
研究的地理位置上，不只是研究油气藏里的ＣＯ。，现 正着眼于了解地球深部之“窗口”（如火山口、岛弧、 洋中脊、热点等部位），这些“窗口”是人类了解现代 幔源非烃气及热流体的天然实验室；②从学科角度 来看，更着重于跨学科的研究思路；③从研究手段和 方法角度来看，不是仅仅局限于气体地质地球化学、
ＣＯ。
０
前言
ＣＯ：是自然界整个碳循环中较稳定的组分。故
在岩石圈、水圈、生物圈和大气圈中广泛存在以ＣＯ。 为主体的碳循环。由于各学科对ＣＯ。的研究目的不 同，所选择的研究对象（地球圈层）及手段亦不尽相 同。戴汉民［１３从生物地球化学角度对南海水圈的碳 循环过程作了分析。张远辉［２’３１对东海及台湾海峡水 圈、大气圈的ＣＯ。及其海气通量进行了估算。沈承德 等［４ ３认为利用森林土壤“Ｃ表观年龄及艿１３Ｃ值可以 揭示由土壤排放到大气圈的ＣＯ：通量，且可解开全 球碳循环中ＣＯ。“未知汇”之谜。事实上，ＣＯ：作为全 球碳循环系统中的重要组成部分，在岩石圈中广泛 存在，目前在世界中新生代盆地中业已发现了许多 Ｃ０。气藏，如匈牙利Ｐａｎｎｏｎｉａｎ盆地、澳大利亚 Ｃｏｏｐｅｒ—Ｅｒｏｍａｎｇａ盆地、北海维京地堑南部、１３本中 新世火山碎屑“绿色凝灰岩”地层、美国西德克萨斯 Ｐｅｒｍｉａｎ盆地和中国东部陆上及海域的沉积盆地 等。世界著名的ＣＯ：气田（藏）有：南澳大利亚甘比尔 （Ｇａｍｂｌｅｒ）加罗林（Ｇａｒｏｌｉｎｅ）穹窿型液态Ｃ０２气田
气资源Ｌ４５￣４ ７｜，而且许多沉积盆地表现出ＣＯ：局部富 集的特征与非常好的勘探开发前景。如南沙海域曾 母盆地许多气田的ＣＯ。含量为８％～９５％Ｌ４ ８｜，其中 东南亚海上最大的气田——纳土纳气田（ＡＬ气田） 含ＣＯ：达７１％Ｈ ９｜，万安盆地万安西１６构造（ＨＤＢ一 １Ｘ）在上新统碳酸盐岩中钻遇含８０％ＣＯ。的５５
基金项目：中国科学院知识创新工程项目（编号：ＫＺＣＸ２一ＳＷ一１１７－０３），国家自然科学基金项目（编号：４０３０６０１０），中科院广州地球化学研 究所创新项目（编号：ＧＩＧＣＸ一０３—０７），中海油科技攻关项目（编号：ＣＮＯＯＣＲＣ—ＸＢＹ一２００２—０４）联合资助． 作者简介：刘宝明（１ ９６６一），男，江西吉安人，副研究员，主要从事海洋石油地质、地球化学及资源评价技术研究．
ｍ
气柱［５们；泰国湾北大年盆地普拉东气田、马来盆地 埃拉万气田中的ＣＯ。含量都很高，前者天然气储量 １０９．５２亿ｍ３，凝析油１５０．６２万ｔ，气体成分以甲烷 为主，ＣＯ。含量在井深ｌ
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ＣＯ。综合开发利用前景
对于ＣＯ。气的综合利用与市场开发应用研究，
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ｍ时为５％，到井深
发达国家进行得较早，其不仅开展了ＣＯ：地质地球 化学研究，而且对其综合利用与市场开发亦进行了 更为深入的研究与实际推广运用，并取得了许多重 要的进展。比如，近几年来，由澳大利亚政府资助的 澳大利亚ＣＯ。技术合作研究中心（ＣＯ。ＣＲＣ）已展开 了针对ＣＯ。的地质处理、存储、环境污染与经济效益 评价等方面的研究，且在高含ＣＯ：油气田中ＣＯ。的 处理、分离、综合利用等方面亦取得了重要的进展。 ＣＯ。主要应用于石油开采、化工、造纸、农业、食 品工业、医疗卫生诸多方面以及生物工程、激光技 术、核工业等尖端科技领域。随着国民经济的不断发 展，国内外对Ｃｏ：的需求量与日俱增，因此，尽快开 展和组织Ｃ０。成因及运聚成藏机理、资源评价与储 量确定的勘探技术方法研究以及ＣＯ：综合开发利用 与环境保护等上下游一体化的系统研究。目前我国 的万金塔Ｃ０。气田、黄桥ＣＯ。气田和沙头圩Ｃ０。气 田已开发利用，并取得了明显的经济效益和社会效 益。近年来胜利油田开展的“ＣＯ。驱”先导实验证实， ＣＯ。驱采油比水驱采油可以提高１０％以上甚至更高 的原油采收率。从这种意义上说，找到了ＣＯ。气田 （气源）就等于找到了油气田。又如苏北盆地黄桥 ＣＯ。气田综合开发利用的效果更佳，经济效益看好， ＣＯ。主要用于油田晚期二次或三次采油、化工、钢铁 工业及农畜业生产等方面，年创收达数百万元以上。 广东三水盆地沙头圩ＣＯ。气田，其ＣＯ。含量高且纯， 直接开发后提供给健力宝集团作饮料添加剂、保鲜 剂和供应香港干冰市场，带来了十分可观的经济效 益。总之，ＣＯ。资源的综合开发利用具有广阔的应用 前景。 ４
Ｃ
高温高压模拟实验，在实验条件下利用短暂的实验
时间再现漫长的地质历史时期中ＣＯ。的生成过程， 这是近十多年来较热门的研究手段口９￣“］。总之，目 前国内外关于ＣＯ：的研究主要集中于ＣＯ。地质地球 化学特征及成因方面的研究，而对ＣＯ：气藏形成机 理、资源潜力、勘探技术及评价方法等方面研究较 少，还没有形成较系统的针对ＣＯ。气藏的勘探评价 理论和方法体系。
国内外Ｃ０２研究现状及发展趋势
刘宝明１，何家雄１’２，夏 斌１，张树林１
（１．中国科学院边缘海地质与矿产资源重点实验室，广东广州５１０６４０； ２．中国海洋石油南海西部研究院，广东湛江５２４０５７） 摘要：简述了国内外对地球圈层沉积盆地ＣＯ。的研究现状和发展趋势。指出了南海及邻区ｃｏ。局 部富集的特征，分析了对南海北部莺一琼盆地天然气中ＣＯ：的研究状况。认为Ｃ０。是一种宝贵的 矿产资源，在石油化工、农业、环保、食品、饮料等领域具有广阔的应用前景，应当开发利用好ＣＯ：， 使其服务于国民经济建设，促进人类与社会经济及环境的全面协调的发展。还认为，我国应成立国 家级的ＣＯ。研究开发中心，统筹ＣＯ：资源评价和综合开发利用以及ＣＯ。与环境关系的多学科联合 攻关研究。 关键词：ＣＯ：；研究现状；综合利用；发展趋势 中图分类号：ＴＥｌ２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１９２６（２００４）０４—０４１２—０６ （藏）、墨西哥的坦皮哥ＣＯ。气田（藏）、美国西德克萨 斯Ｐｅｒｍｉａｎ盆地中ＪＭ—Ｂｒｏｗｎ Ｂａｓｓｅｔ气田，新墨西 哥的布拉沃ＣＯ。气田（藏）、科罗拉多的Ｍｅｅｌｍｏ
第１５卷第４期 ２００４年８月