二氧化碳地质储存动态监测研究
co2 矿化充填与地质封存机理研究
英文回答:The mineralization and geological storage of CO2 is an important environmental protection technology that helps to mitigate global warming and reduce atmospheric CO2 concentrations。
Mineralization plays an important role in absorbing CO2 from materials such as alkali or alkaline earth metal oxides or sludges, which form stable carbonate minerals。
Geological sequestration is of strategic importance for the permanent storage of CO2 in underground rock formations,and for the prevention of CO2 spills and leakage into the atmosphere through storage techniques。
A careful study ofco2 mineralization and geological storage mechanisms would help to develop more reliable and sustainable co2 emission reduction technologies and provide strong support for the achievement of eco—civilization and sustainable development goals。
二氧化碳的储存与利用技术研究
二氧化碳的储存与利用技术研究随着全球化进程的不断加速以及环境污染问题的日益突出,人类对可再生能源和碳排放的有效利用一直是探索的重要课题。
二氧化碳是目前环境污染的一个主要因素,如何将其有效储存、利用是当前的一大挑战。
近年来,人们在这一领域展开了广泛的研究与实践,不断提出新技术新方案,为环境保护和可持续发展提供了宝贵的经验。
一、二氧化碳的储存技术二氧化碳的储存技术主要包括地下储存、溶于水中、固态化等方法。
1.地下储存技术地下储存技术是一种广泛使用的二氧化碳储存方法,主要包括海底以及地下岩层两种方式。
海底地球化学储存技术主要通过将二氧化碳置于千米深的海底,并利用水柱的重力和海底固体地质层静力压作为压力支撑储存。
而地下岩层储存则利用了地下膨胀岩层的空隙和地方压力等特点,在地下1公里至3公里深度进行储藏。
2.溶于水中技术溶于水中技术是将二氧化碳在水中溶解,形成气体水溶液,最终将其固定到某个永久性储藏区域中,例如海床、薄水层和地下石灰岩中。
这一过程依靠溶气也涉及泡沫型气暴发等机械方法来保持二氧化碳在溶液中的稳定状态。
3.固态化技术固态化技术是一种将二氧化碳转化成固态来储存的技术方法。
这种技术的优点是储存体积小,储存密度高,对环境无影响。
但缺点是实际操作难度较高,需要消耗大量的能源和使用氨作为催化剂。
二、二氧化碳的利用技术二氧化碳的利用技术主要包括化学和生物两个方面。
化学分为化学转化和化学合成两种,生物主要是利用生物反应器发酵等方法。
1.化学转化化学转化主要将二氧化碳转化成其他有价值的化学物质,如单质碳、甲醇、乙醇、丙烯、纤维素纤维、氨基酸、聚酯等。
此种变化用于化学工业、再生能源、降低碳排放等领域。
2.化学合成化学合成的方式是通过将二氧化碳和其他化学原料合成新化学物质,如聚醚醇、尿素、醋酸、高分子材料等,广泛应用于化工、汽车制造、建筑以及体积航空等行业。
3.生物利用生物利用主要是利用微生物将二氧化碳转化成生物质,并最终生产出能源、化学物质等。
监测二氧化碳地质储存的地电方法——德国Ketzin CO2SINK试验场地跨孔及地面-井下测量取得的初步成果
’ o lc r a meh d r n t r g g o o ia O2 t r g : is r s l o c o sh l n u f c - o o e Ge ee ti l t o s o c f mo i i e lg c l o n C o a e F rt e u t f m r s- o ea d s r e- wn h l s sr a d
行 性 调 查 在 Ke i ( 国 )附 近 的 C SNK 实 验场 地 进 行 。永 久 性 的 垂直 电阻 率排 列 ( R tn 德 z O2I VE A) 由 4 根 电 5 极 组 成 ( 5根 在注 入 井 K t n0 内 , 口观 测 井 K z 0 和 Kt 22内各 1 1 e i2 1 两 z ti 0 2 z0 i 5根 ) 成 功 地 放 置在 约 5 0 70 , 9 ̄ 4
Sl aa h和 Na ak 的 Se nr goa lp e、We b m 二氧 化碳 i yu
的变 形 。Ke i t n试验场 地位于 R so . e i z ok w K t n复 z 背斜 东部 ,该复背斜在 1 0  ̄20 0米 的深度之 ,0 , 5 0 间 的一个 拉长盐枕 上形 成 。该盐 的上覆层 由 日耳 曼三 叠系 ( u t n s i, sh l l K u e) B ns dt n Muc e ak和 e p r a e k
米 ( 电极距 约 l 米 )深度范围的绝缘套管上。该 K t n的三 口井排列成垂直三角形 ,孔间距 5 O ei z 0和 10米。 0 第一个合成模拟研究指出,二氧 化碳注入引起 大约 2 0 0 %的电阻率增加 ( 与大部分二氧化碳 5 %的饱和度相 0
对应 ) ,这 同 实 验 室 的研 究 比较 一 致 。 场地 资料 的有 限 差 分 反演 在 井 孔之 间提 供 了与储 层 模 拟 研 究 一 致 的 电 阻率 三 维分 布 。 为 了扩 大跨 孔 测 量 提 供 的有 限 观 测面 积 ,另 外 布 置 了地 面一 下 测 量 。从 地 面 N - 下 的 电 阻率 实 验 推 导 出 一 井 J r : 个 东 南一 北方 向 的主 要 二氧 化碳 的迁 移 。 西 第 一个 跨 孑 时 延 成果 指 出 , e i L K t n电极 排 列 设 置 的分 辨 率 和 覆盖 范 围足 以解 决 期 望 的关 于 该 电极 排 列 在特 征 z 长 度尺 寸 上 的 电 阻率 变 化 。有 可 能 测 量到 大 的 电阻 率变 化 ,但 是 ,在 当前 的地 质情 况 下 ,用 垂 直 电阻 率排 列 还 不 能解 决 二氧 化碳 羽 状 流 的详 细 资料 。
二氧化碳地质封存技术的数值模拟与实验研究
二氧化碳地质封存技术的数值模拟与实验研究随着全球工业化的快速发展,二氧化碳的排放量也在不断增加。
这种无害气体的排放已经导致全球气候变暖,对环境造成了浅层的负面影响。
因此,如何减少二氧化碳的排放就成为了我们面临的重要问题之一。
而二氧化碳地质封存技术则是一种有效的解决办法。
二氧化碳地质封存技术是指将二氧化碳气体压缩成液态,在地下一定深度的地层中封存起来,以减少其在大气中的排放量。
这项技术已经在一些国家得到了应用,取得了不错的成效。
然而,二氧化碳地质封存技术仍存在一些潜在的风险和挑战性。
包括:地质条件的限制、二氧化碳流动模式的复杂性和渗透率对存储效果的影响等等。
为了更好地探究和解决这些问题,科学家们利用数值模拟和实验方法对二氧化碳地质封存技术进行了研究。
一、数值模拟数值模拟是通过在计算机上建立二氧化碳地质封存的模型,模拟二氧化碳在地下地层的流动和封存过程。
其中,要考虑到地质条件的限制,地下水的影响,以及地下岩石的渗透特性等因素,以模拟尽可能真实的情况。
在进行数值模拟时,需要收集地质资料,包括地层厚度、渗透率、孔隙率、地应力等信息。
同时,还需要对地下流体的物理性质、包括二氧化碳的密度、粘度、界面张力、温度等因素进行检测和归纳。
通过对这些信息的分析,可以建立相应的数学模型,对二氧化碳在地下地层中的运动、储存、扩散等作出相应的预测。
数值模拟的结果可以评估二氧化碳在地下地层中的封存效果,并且了解到二氧化碳在地下地层中的流动规律和最佳储存条件等信息。
但是,实际情况往往和模拟结果有较大差异,因为地下地层是极为复杂的体系,其中存在各种复杂的地质结构和物理特性。
因此,进行与模拟结果相符合的实验室研究就显得尤为必要。
二、实验研究实验研究是对数值模拟的验证和完善。
在实验室中,可以对二氧化碳地质封存技术进行模拟,收集和分析试验数据,从而验证数值模拟的准确性并探究相关的物理化学问题。
在实验过程中,需要建立一个模拟的地下地层模型,通常是采用三维打印技术制造的立方体或圆柱体,模拟地下地层的组成和结构。
评价和监测二氧化碳地质储存场地的近地表气体的地球化学方法——将意大利天然模拟场地作为野外试验室
然 而 ,为了使立 法机构 、环 保机构 、产业和
公共场 所信服这是 条可 寻的途径 , 必须证 明这种方 法在重 大地质时期是 安全 的、 效的。 有 运用传统 的
体样 品。 由此得 出的数据库和相关 的研究是用 于更 好 地 了解各种物理和相 关化学 过程 唯一的工具 , 同 时也是 为进行二氧化碳 地质储 存场地评 价和 监测
’
视为地质时间跨度上形成的二氧化碳“ 天然模拟场地” 。这 些场地的研究可以分为三个主要方面: i) 了解 为什么一些储集层渗漏而另一些储层却不渗漏;i i )了解 即将渗入到近地表环境的二氧化碳的可能影响;i i) i 利用泄漏场地来开发,测试和优化各种监测技术。本文总结了在欧共体资助的项 目 ( 地质环境中用于二氧化 碳 储 存 的 天然 模 拟 ) 行期 间 ,在 意大 利 中部 取 得 的许 多 近地 表 气体 地球 化 学 的 成 果 。这些 包 括 二氧 化 碳 储 执 集 层 渗 漏 ( a r)和 非 泄漏 ( et)对 比、 为描述 迁 移 路 径而 进行 的土壤 气 体 详 细调 查 、为 研 究 二氧 化 碳 Lt a e Ss a
的是 1 ×1 ×9 的胶质玻璃气 室 以及配 备二氧化 3 3
碳 ( -5 ) 氦 气 ( —0 0 p ) 利 硫 化 氢 02 % 、 0 10 p m
(—0 p m)监测器 的 D agrMu ian红外线 0 10 p re e lw r t
提供 必需 的流 体和高热流 ,Duh 等 )的联合 作用 ci 所致 。 在最 终与 当地火 山作用 各阶段伴 生 的坍塌 构
L tr 地 热 田 位 于 意 大 利 半 岛 的 中 西 部 a a e Lta a r 破火 山 口。 e 尽管早在 2 0世 纪 7 0年代就 已经
二氧化碳地质封存地球物理监测
赵改善.二氧化碳地质封存地球物理监测:现状㊁挑战与未来发展[J.石油物探,2023622194㊀G211Z HA O G a i s h a n .G e o p h y s i c a lm o n i t o r i n g f o r g e o l o g i c a l c a r b o n s e q u e s t r a t i o n :p r e s e n t s t a t u s ,c h a l l e n g e s ,a n d f u t u r e d e v e l o p m e n t [J ].G e o p h y s i c a l P r o s p e c t i n g fo rP e t r o l e u m ,2023,62(2):194㊀G211收稿日期:2022G09G12.作者简介:赵改善(1962 ),男,正高级工程师,长期从事地球物理技术研究和软件研发工作.E m a i l :z h a o ga i s h a n @s i n a .c o m 二氧化碳地质封存地球物理监测:现状㊁挑战与未来发展赵改善(中石化石油物探技术研究院有限公司,江苏南京211103)摘要:全球气候变暖成为人类生存和可持续发展面临的重大挑战,碳中和与绿色低碳化发展成为世界各国的普遍共识与共同行动.将无法减排的二氧化碳等温室气体捕集应用和封存,是绿色低碳化发展道路上实现零碳甚至负碳目标必不可少的技术途径㊁关键托底技术和最后手段,也是化石能源清洁化利用的重要配套技术,是构建兼具韧性与弹性能源系统的关键技术.二氧化碳地质封存具有规模化应用的巨大潜力和较好的商业化应用前景,并已有较长时间的技术探索和示范应用基础.地球物理技术在二氧化碳地质封存工程中具有独特且不可或缺的作用,其作用主要表现在3个方面:①二氧化碳地质封存空间的选择和评价;②封存有效性监测与评价;③封存安全性监测与评价.二氧化碳地质封存的地球物理监测以时延地球物理方法为主,即通过地球物理重复观测实现对二氧化碳封存过程的动态监测.地球物理方法以地震方法为主,包括三维地震㊁井间地震㊁井中地震㊁微地震等,其它还有卫星遥感㊁时延电磁㊁时延重力和测井等方法.相对油气勘探来说,二氧化碳地质封存中的地球物理监测技术应用存在一些特殊要求,包括永久性(或长期重复性和连续性)㊁动态性和低成本,尚面临着一系列技术性与经济性问题与挑战.二氧化碳地质封存地球物理监测技术体系尚不成熟,有待进一步完善和优化,以期在监测系统的有效性㊁高效性㊁经济性等方面实现良好的综合平衡和优化.多种地球物理监测技术的联合应用㊁D A S 与节点地震仪永久部署㊁被动源微地震监测㊁自动化处理与智能化分析是未来重要发展方向.关键词:碳中和;二氧化碳捕集和封存;二氧化碳地质封存;动态监测;有效性监测;安全性监测;地球物理监测;时延地球物理中图分类号:P 631文献标识码:A文章编号:1000G1441(2023)02G0194G18D O I :10.3969/j .i s s n .1000G1441.2023.02.002G e o p h y s i c a lm o n i t o r i n g f o r g e o l o g i c a l c a r b o n s e qu e s t r a t i o n :p r e s e n t s t a t u s ,c h a l l e n g e s ,a n d f u t u r e d e v e l o pm e n t Z H A O G a i s h a n(S i n o p e cG e o p h y s i c a lR e s e a r c hI n s t i t u t eC o .,L t d .,N a n j i n g 211103,C h i n a )A b s t r a c t :G l o b a lw a r m i n g h a sb e c o m ea m a j o r c h a l l e n g e t oh u m a ns u r v i v a l a n ds u s t a i n a b l e g l o b a l d e v e l o pm e n t ,w h e r e a sc a r b o n n e u t r a l i t y a n d g r e e n l o w Gc a r b o nd e v e l o p m e n th a v eb e c o m e t h ec o mm o nc o n s e n s u sa n d p a t ho f a c t i o n i nn e a r l y a l l c o u n t r i e s .T h e c a p t u r e ,u t i l i z a t i o n ,a n d s t o r a g e o f c a r b o nd i o x i d e a n do t h e r g r e e n h o u s e g a s e s t h a t c a n n o t b e r e d u c e d i s a n i n d i s p e n s a b l e t e c h n i c a l a p p r o a c h ,k e y b a c k i n g t e c h n o l o g y ,a n d f i n a lm e a n s t o a c h i e v e t h e g o a l o f z e r o c a r b o no r e v e nn e ga t i v e c a rb o no n t h e p a t ho f g r e e n l o w Gc a r b o nde v e l o p m e n t .I t i s a l s o a n i m p o r t a n t s u p p o r t i n g t e c h n o l o g yf o r t h ec l e a nu s eo f f o s s i l e n e rg y a n dak e y t e ch n o l o g yi n b u i l d i n g t e n a c i o u s a n de l a s t i ce n e r g y s y s t e m s .G e o l o g i c a l c a r b o ns e q u e s t r a t i o nh a s g r e a t p o t e n t i a l f o r l a r ge Gs c a l ea n dc o mm e r c i a l a p p l i c a t i o n ,a n dh a sa l o n gp e r i o dof t i m ef o r t e c h n i c a l e x p l o r a t i o na n dd e m o n s t r a t i o na p p l i c a t i o nb a s i s .G e o p h y s i c a l t e c h n o l og y p l a y s au n i q u e a n d i n d i s p e n s a b l e r o l e i n th e g e o l o gi c a l s t o r a g e o f c a r b o n d i o x i d e a n dm a i n l y i n c l u d e s t h r e e a s pe c t s :t h e s e l e c t i o n a n d e v a l u a t i o nofg e o l o g i c a l c a r b o n s t o r a g e s i t e s ,m o n i t o r i n g a n d e v a l u a t i o no f th e e f f e c ti v e n e s s o f g e o l o g i c a l s t o r a g e a sw e l l a s g e o l o gGi c a l s t o r a g e s a f e t y .G e o p h y s i c a lm o n i t o r i n g o f g e o l o g i c a l c a r b o n s t o r a g e i sm a i n l y b a s e do n t i m e Gl a p s e g e o p h ys i c a lm e t h o d s ,w h i c hi m p l i e s t h a t d y n a m i cm o n i t o r i n g o f t h e c a r b o n s t o r a g e p r o c e s s i s a c h i e v e d t h r o u g hr e p e a t e d g e o p h y s i c a l o b s e r v a t i o n s.G e o p h y s i c a l m e t h o d s a r em a i n l y s e i s m i c,i n c l u d i n g3Ds e i s m i c,c r o s sGw e l l s e i s m i c,b o r e h o l e s e i s m i c,a n dm i c r o s e i s m i cm e t h o d s;a sw e l l a s o t h e r m e t h o d s s u c ha s s a t e l l i t e r e m o t e s e n s i n g,t i m eGl a p s ee l e c t r o m a g n e t i c s,t i m eGl a p s e g r a v i t y,a n d l o g g i n g.C o m p a r e dw i t ht h a t o f p eGt r o l e u me x p l o r a t i o n,t h ea p p l i c a t i o no f g e o p h y s i c a lm o n i t o r i n g t e c h n o l o g y i n g e o l o g i c a l c a r b o ns e q u e s t r a t i o nh a ss p e c i a l r e q u i r eGm e n t s i n c l u d i n gp e r m a n e n c e(l o n gGt e r mr e p e a t e da n d c o n t i n u o u sm o n i t o r i n g),d y n a m i c s,a n d l o wc o s t.N e v e r t h e l e s s,i t s t i l l f a c e s a s e r i e s o f t e c h n i c a l a n d e c o n o m i c p r o b l e m s a n d c h a l l e n g e s.G e o p h y s i c a lm o n i t o r i n g t e c h n o l o g y f o r g e o l o g i c a l c a r b o n s e q u e s t r a t i o n i s n o t y e t o p t i m a l,a n d r e q u i r e s f u r t h e r i m p r o v e m e n t a n do p t i m i z a t i o n t o a c h i e v e a c o m p r e h e n s i v eb a l a n c e i n t e r m so f e f f e c t i v e n e s s, e f f i c i e n c y,a n de c o n o m y.T h e j o i n t a p p l i c a t i o no fv a r i o u s g e o p h y s i c a lm o n i t o r i n g t e c h n o l o g i e s,t h e p e r m a n e n td e p l o y m e n to fD A S a n d s e i s m i cn o d e s,p a s s i v e m i c r o s e i s m i c m o n i t o r i n g,a u t o m a t i c p r o c e s s i n g,a n d i n t e l l i g e n t a n a l y s i sa r e i m p o r t a n t f u t u r ed e v e l o pGm e n t d i r e c t i o n s.K e y w o r d s:c a r b o nn e u t r a l i t y,c a r b o n c a p t u r e a n d s t o r a g e(C C S),g e o l o g i c a l s e q u e s t r a t i o no f c a r b o n,d y n a m i cm o n i t o r i n g,e f f e c t i v eGn e s sm o n i t o r i n g,s a f e t y m o n i t o r i n g,g e o p h y s i c a lm o n i t o r i n g,t i m eGl a p s e g e o p h y s i c s㊀㊀近年来,全球气候变暖问题的治理成为全世界的焦点议题,碳中和与绿色低碳发展成为世界各国普遍共识与共同行动.绿色低碳发展成为时代主题,终将深刻影响未来世界经济和社会发展方向和路线.实现碳中和目标和低碳化发展的主要途径有3条[1]:①在能源需求消费侧提高能源效率㊁转变产业结构㊁优化消费方式㊁降低温室气体排放,即通过节能减排方式实现低碳化发展;②在能源供给侧实现能源结构转型,发展绿色低碳可再生能源,即通过绿色能源实现低碳化发展;③将无法减排的二氧化碳等温室气体捕集转化和封存,通过 碳转移㊁碳转化 实现 碳减排 ,利用人工碳汇消减碳源方式实现零碳甚至负碳排放.对于中国而言,能源短缺和富煤的特点决定了我们在未来很长一段时间内还难以彻底摆脱煤炭㊁石油和天然气等化石能源的利用,因而二氧化碳捕集利用和封存(C C U S)或二氧化碳捕集和封存(C C S)将在我国低碳化发展道路上发挥不可替代的作用.在世界范围内,C C U S或C C S被认为是一项大规模温室气体减排技术,是实现零碳甚至负碳排放必不可少的技术路径㊁关键托底技术和最后手段,具备技术上的可塑性㊁操作环境的灵活性㊁碳回收空间拓展的持续性,是化石能源清洁化利用的配套技术,是构建兼具韧性和弹性能源系统的关键技术[2G6].据多家权威机构预测[2G3,7],如果不广泛应用C C U S技术,各国的零排放目标将无法实现,到2050至2060年以后全球需要采用C C U S进行减排的二氧化碳每年将达到(28~76)ˑ108t,中国将达到(10~20)ˑ108t,全球C C U S将是一个万亿元级的市场.据最新统计[7G8],全球运行中的C C U S项目共有60个,规模约为4640ˑ104t/a;在建和规划中的C C U S项目共有233个,规模约为4.4ˑ108t/a.相关设施规模呈增大趋势,数个设施超过百万吨级;产业集群化发展趋势明显,促进了成本降低.我国也在积极开展C C U S技术探索与应用示范[2G3,9G16],尤其在二氧化碳驱油㊁地下储能等方面取得了多项探索和示范应用成果.但我国C C U S技术在项目整体规模㊁集成度㊁离岸封存㊁工业应用等方面与国际水平相比仍存在较大差距.地球物理业界高度重视在低碳化发展中的作用[17G18].S E G联合A A P G和S P E等学术团体成立了碳解决方案工作组,旨在推动低碳技术的教育㊁研究㊁交流与合作.为积极探索地球物理技术在地质碳封存中的应用,业界曾组织过一系列专题研讨会[19G20],地球物理学术期刊也多次组织过系列专题文章[21G26].笔者曾对碳中和愿景下地球物理行业的生存与发展道路进行了思考,提出[1]:地球物理行业应围绕绿色能源㊁绿色技术㊁绿色服务㊁绿色系统优化自身技术优势,创新技术体系㊁服务内容和应用场景,维护传统应用领域市场,开拓和扩大新的应用领域市场,提升绿色低碳竞争优势,以保持长期的可持续健康发展.重点用以下对策来应对碳中和挑战:通过数智化变革提升地球物理行业的低碳化服务能力;积极拓展新能源与自然灾害预测等化石能源以外领域的多元化技术服务市场;发挥优势完善体系大力开拓二氧化碳地质封存技术服务市场.1㊀二氧化碳地质封存概述二氧化碳的封存主要包括地质封存㊁海洋封存和591第2期赵改善.二氧化碳地质封存地球物理监测:现状㊁挑战与未来发展矿石碳化等方式,目前主要以地质封存为主,短期油气田封存是主流,中长期盐水层和海水封存将成为主流.据全球碳捕集和封存研究院(G C C S I)统计[7],全球主要油气田二氧化碳的存储能力约为3108ˑ108t,完全能满足净零碳排放的需求;咸水层是另一种可以高效地质封存二氧化碳的资源.据中国地质调查局统计,我国二氧化碳总封存潜力可达万亿吨规模,其中咸水层封存量占98%以上.综合不同机构估计信息[3],全球陆上二氧化碳理论封存容量为(6~42)ˑ1012t,海上理论封存容量为(2~13)ˑ1012t,而中国地质封存潜力为(1.21~4.13)ˑ1012t.简单而言,二氧化碳地质封存(或简称地质碳封存)就是将捕集得到的二氧化碳注入地下空间进行永久性封存,从而减少二氧化碳向大气层的排放.适合二氧化碳地质封存的地下空间可以是地下空穴㊁枯竭的油气藏㊁盐水层等多种类型.只要存在不可渗透的岩层阻止二氧化碳逸出,任何足够大深度且具有足够孔隙空间和渗透性的地层都是潜在的封存空间.捕集得到的二氧化碳气体,经过提纯㊁脱水㊁多级压缩㊁换热后制成液态二氧化碳,通过罐车㊁船舶㊁管道等工具运输至目标封存地,经注入井注入目标地层实现二氧化碳封存.二氧化碳地质封存还可以与地下资源开采相结合实现良好的经济效益,如通过注入二氧化碳实现强化采油(E O R)㊁强化采气㊁强化地热开采和强化咸水开采等[11G12].20世纪70年代,二氧化碳驱油实现首次应用并逐步发展成为C C U S主流技术,而二氧化碳注入地下深部盐水层中的工业应用试验开始于1996年.二氧化碳地质封存存在4种不同的基本捕获封存机制[4,10G11],即结构(构造圈闭)捕获㊁残余气捕获㊁溶解捕获和矿化捕获(图1).这4种捕获机制包括两大类,即物理捕获与化学捕获.不同捕获机制二氧化碳捕获量随二氧化碳注入地下介质的时间而变,早期以物理捕获为主,随时间增长化学捕获逐步占主导地位.随着二氧化碳的大量注入,将促进地下介质中水岩相互作用过程演化,改变介质流体化学平衡甚至岩石骨架,从而改变介质的岩性与物性.在地质碳封存工程中,二氧化碳以超临界态流体方式被注入地下介质中,早期二氧化碳以结构(构造圈闭)捕获方式充填在地下介质的空洞㊁孔隙㊁裂缝等空间中,如构造圈闭和地层圈闭中,在百年时间尺度上结构捕获和岩石骨架颗粒孔隙残余气捕获占主导㊀㊀㊀㊀图1㊀二氧化碳地质封存机制示意[4,11]地位.同时,部分二氧化碳溶解到地层水中形成溶解捕获,在千年时间尺度上地层流体中的二氧化碳主要以溶解态存在,盐水地层中二氧化碳的溶解过程不是一个线性过程[27].直至万年时间尺度,部分二氧化碳将会以次生碳酸盐矿物沉淀形式被封存,即矿化捕获封存.地下地层流体组分及岩石矿物组分的不同,将造成二氧化碳不同捕获封存机制作用的差异.随着注入时间的增长,二氧化碳捕获封存的稳定性和安全性逐渐增强.若要形成一定规模和稳定的二氧化碳永久地质封存,依赖于地质封存空间要符合良好的地质条件,包括:①较好的地下空间或地层具有较高的孔隙度和渗透性,以便于二氧化碳有足够的封存空间和运移能力,形成规模化的二氧化碳封存能力;②有效的覆盖地层,封存空间上覆盖层可以防止二氧化碳向大气层和浅部地层的泄漏;③合适的地层流体组分和矿物组成,以有利于形成二氧化碳的溶解捕获和矿化捕获,增强二氧化碳永久封存的安全性.地质碳封存具有存储容量大㊁存储时间长㊁成熟技术可迁移㊁可与二氧化碳利用相结合的优点,但需要对其有效性和安全性进行长期监测.地质碳封存的后期监测活动被称为监测㊁验证和审计(m o n i t oGr i n g,v e r i f i c a t i o na n da c c o u n t i n g,MV A),其主要宗旨是控制二氧化碳地质封存的风险.为保障二氧化碳地质封存的安全性,一些国家制定了相关的强制性法规和指导性政策,对二氧化碳地质封存MV A提出了相应的要求,以响应公众对二氧化碳地质封存安全691石㊀油㊀物㊀探第62卷性和透明度了解的呼声,这方面欧洲和美国走在前面[28],欧盟还制订了二氧化碳地质封存作业许可指导原则[29].MV A监测主要有3个目的,一是确认二氧化碳的封存控制情况,检查二氧化碳是否封存在预期深度和分布范围内;二是评价二氧化碳泄漏的风险与预警信息,检查二氧化碳是否渗透到断层等高风险区域面临着产生次生地质灾害的风险,是否对浅层造成污染或泄漏到大气层中;三是收集二氧化碳长期封存情况的证据.监测既可以用直接的方法(如地球化学方法和钻井采样方法),也可以用间接的方法(如地球物理方法),通过地下㊁地表与空中多种途径进行监测[30G33].有些国家还要求地质碳封存作业者建立数字化地下地质模型,在一个相当长的时间内(25至50年)通过持续监测和模型预测形成良好的匹配和闭环,这样便于将地质碳封存项目从原来的作业者转移给其它机构或政府[34].文献[10]和[11]系统总结了二氧化碳咸水层封存中的封存机理和安全监测方法,包括多种地球物理与地球化学监测技术㊁基于数值模拟和岩石力学实验等方法的安全和风险分析评价技术.2㊀地球物理技术在地质碳封存中的作用地球物理技术是研究地下地质构造与地层性质的重要技术之一,可以在地质碳封存工程中发挥其积极独特的作用.其作用主要表现在以下3个方面.1)二氧化碳地质封存的空间选择与评价.前述表明,要实现有效的二氧化碳地质封存,必须具有有利的地质条件,包括有利的封存储层㊁盖层和岩性组分与地下水文条件.在地质碳封存工程前期论证和规划设计阶段,需要进行二氧化碳地质封存表征,其中包括地质封存能力评估㊁可注入性评估和封存性能的评估,地质封存能力的评估主要涉及封存空间(储层)的体积㊁孔隙度㊁分布范围等因素,可注入性评估主要涉及储层的渗透性㊁地层压力状态等因素,封存性能的评估主要涉及盖层的渗透性屏障㊁构造和地层圈闭㊁断层封堵性㊁二氧化碳封存机理㊁毛细压力等因素.因此,需要地球物理技术提供可靠的地下地质构造㊁储层与盖层岩石性质(孔隙度㊁渗透率)和地层流体信息,为封存空间地质条件的评价和封存容量的评估提供可靠的信息和参数.2)二氧化碳地质封存的有效性监测与评价.二氧化碳被注入地下后,能否形成有效的运移和捕获,需要地球物理等技术对地质封存的效果进行动态监测和评价.结合地质㊁地球物理和地球化学监测信息以及数值模拟方法,可以对注入二氧化碳羽流的运移形态㊁运移方向和空间分布进行动态监测和评估,为后续二氧化碳的注入方案制订提供参考和决策依据.地质封存有效性评价的主要目标是:跟踪二氧化碳运移形成的分布范围和地下流体的运动,验证二氧化碳是否封存于目标储层中;识别二氧化碳捕获封存机制,监测二氧化碳封存空间状态变化,评价二氧化碳剩余封存能力.3)二氧化碳地质封存的安全性监测与评价.二氧化碳地质封存空间的构造稳定性和二氧化碳泄漏是安全性监测的两项主要内容,具体包括:地质封存注入二氧化碳是否显著改变地下地层压力状态从而破坏盖层和地下地质构造的稳定性;是否导致地层体积膨胀造成地表变形;是否导致盖层产生裂缝;是否产生新的断层或引发老断层改变封堵状态;是否诱发地震;是否存在二氧化碳向上覆地层的扩散从而产生对浅部地下环境的破坏;是否向大气层泄漏二氧化碳等.地质㊁地球物理㊁地球化学和数值模拟是二氧化碳地质封存的主要监测手段.地球物理和地球化学的长期监测可以为数值模拟建模提供模型参数.地球物理监测方法是一种间接监测方法.作为一种基于模型的监测方法,通过地球物理监测数据来评价二氧化碳地质封存后的地球物理响应是否符合预期,或通过监测数据反演二氧化碳羽流的分布情况及其对地下状态的影响,或发现和评价二氧化碳的泄漏风险和诱发地震的风险.地质碳封存工程的不同阶段,其应用场景㊁应用条件㊁应用目标和技术需求都存在较大差别,因此需要与之相适应的地球物理方法和技术.多年来,诸多研究集中在地球物理技术在二氧化碳地质封存可行性㊁有效性和安全性监测中的应用,利用一系列模拟数据和实际数据分析评价技术的可行性.S E G的S E AM研究组建立了二氧化碳地质封存研究项目[21],期望建立一个标准化模型及相应地球物理模拟数据集,形成一个公共平台,为全球业界提供统一㊁开放㊁透明㊁共享的参考模型,将有助于地质碳封存项目的可行性研究与风险评估㊁地球物理监测技术发展和有效性评价㊁地球物理监测系统优化规划设计,从而推动地质碳封存地球物理监测技术体791第2期赵改善.二氧化碳地质封存地球物理监测:现状㊁挑战与未来发展系和工作流程的规范化和标准化[35G39].3㊀二氧化碳地质封存的岩石物理基础二氧化碳的注入将改变地下介质流体㊁固体及其之间的相互作用,从而改变地下介质岩性与物性,这构成了地球物理监测的物理基础和前提.无论是地质碳封存的可行性论证还是地球物理监测数据的分析与解释,都必须以岩石物理模型为基础.超临界二氧化碳压缩流体注入地层的早期,结构封存机制占主导地位,流体替换构成基本岩石物理模型,超临界二氧化碳流体替换的岩石物理效应基本符合G a s s m a n n类型[40].二氧化碳超临界转换的临界点是压力7.38M P a和温度31.1ʎC,一般地层埋深超过800~1000m就可以满足超临界条件,超临界状态下的二氧化碳一般难以溶解在盐水中,因而在地层中形成两相孔隙流体.一些研究表明[20,34,40G46],二氧化碳注入封存形成一个复杂的二氧化碳水岩石系统,其岩石物理绝不仅仅是一个流体替换问题,还存在溶解㊁化学反应及矿化作用,而且是一个不同温压条件下的岩石物理问题.例如,碳酸盐胶结物的溶蚀可能弱化岩石骨架强度,同样饱和度情况下,二氧化碳片块之间的波致流体流动可能使地震响应强度变化显著.因此,很有必要建立一个符合二氧化碳地质封存全过程的岩石物理模型,以期望能在微观与宏观㊁短期和长期的时空尺度上有效描述二氧化碳注入到储层中与岩石骨架和孔隙流体发生的物理化学反应,从而导致储层物性和岩石物理性质产生的相应变化,用㊀㊀㊀㊀于地球物理监测数据的分析与解释,但这是一个尚未完成的任务.目前的研究表明[37,40,47],二氧化碳被注入到地下储层(如盐水层)后,可能导致储层的一系列变化,岩石物理性质变化主要包括以下几个方面:饱和度和孔隙度变化,改变岩石的密度㊁弹性模量㊁电阻率等岩石物理参数;孔隙流体与岩石骨架发生化学反应,导致岩石骨架组分溶蚀和沉淀,从而产生岩石刚度和电阻率变化.一阶近似下,超临界二氧化碳和盐水是不相溶的,可以单独计算盐水和二氧化碳流体的力学性质.S P A N等[48]给出了一个经验状态方程可以计算较宽压力和温度范围内的二氧化碳密度与体积模量;G E R N2004模型则提供了一个计算不同二氧化碳混合流体的密度与体积模量计算工具;G a s s m a n n方程可以用于由干岩石体积模量㊁岩石骨架体积模量和混合流体体积模量计算不同孔隙度条件下二氧化碳流体充填情况下的岩石体积模量.这些构成了二氧化碳地质封存流体替换基本地震岩石物理模型.超临界状态下的纯二氧化碳其物理和化学性质随温压条件变化很大且很复杂(图2).特别是在超临界点附近,加入少量杂质(如甲烷)后,二氧化碳的性质更加复杂.在地质封存温压条件变化范围内,二氧化碳流体的密度和体积模量变化范围可达一个数量级,二氧化碳饱和度的增加将导致地震速度下降,岩石纵波速度(v P)二氧化碳饱和度(S C O2)变化规律严重受二氧化碳流体 斑块 尺寸相对观测波长大小的影响(图3)[34,43,46].对于盐水层㊁固结性差的砂岩㊁裂缝发育地层㊁浊积岩等,二氧化碳注入可以产生显著的㊀㊀㊀㊀图2㊀二氧化碳体积模量(a)与流体密度(b)随温压条件的变化[34]891石㊀油㊀物㊀探第62卷纵波速度下降,而固结性好的致密砂岩㊁碳酸盐岩地层则下降很小.二氧化碳流体的注入,将直接改变储层的孔隙度㊁孔隙流体性质和流体饱和度,改变地层的密度㊁电阻率等物理参数,从而为电法㊁电磁法㊁重力法等地球物理方法的应用提供了物理基础.高电阻率二氧化碳对低电阻率盐水的替换将显著提高地层的电阻率,从而为电磁法的应用提供了良好的物理基础[39,49G57].新的研究正在探索二氧化碳注入产生的高阶效应,期望以此为基础由时延地震观测数据估计流体㊁储层岩石和封盖地层性质的变化.二氧化碳注入伴随着流体替换㊁溶解混相㊁溶蚀和沉淀等多种效应,不但改变流体的组成及其岩石物理参数㊁流动性,也将改变岩石骨架;矿物溶蚀沉淀将改变岩石裂缝的开㊁闭,还将改变地层的孔隙度㊁渗透率㊁孔隙压力等状态,改变流体的流动性,或产生新的裂缝;二氧化碳渗漏扩散到封盖层还将改变封盖层的岩石物理性质和状态.图3㊀纵波速度与二氧化碳饱和度关系的非唯一性[46]4㊀地球物理技术在地质碳封存空间选择与评价中的应用㊀㊀在地质碳封存工程前期论证与规划设计阶段,需要进行二氧化碳地质封存空间选择与评价,地球物理的主要任务是为下列地质任务提供技术支撑:①地下地质构造成像与评价,主要包括对孔洞㊁背斜㊁断层㊁岩性圈闭和地层圈闭等能否形成有效碳封存圈闭的评价;②地下目标储层孔隙空间与渗透性(可注入性能)评价;③地下目标储层流体识别与评价,用以评估碳封存机理;④地下目标储层盖层有效性评价;⑤目标储层封存容量(封存能力)评价;⑥地下应力状态及地质构造稳定性评价,用以评估二氧化碳注入产生次生灾害的风险.合适的储层与盖层地层岩性以及构造稳定性是选择二氧化碳地质封存空间的关键条件.因而岩性测试成为地质封存工程前期论证的一项重要工作[47,58G60].在二氧化碳地质封存的空间选择和评价应用中,其应用条件和应用目标与油气勘探中的储层描述类似,因此常用的地球物理储层描述技术基本可以无差别地应用.在地质碳封存工程实施前,开展可行性论证需要通过模拟和仿真平台预测地质封存长期过程中的有效性和安全性,设定一定的预期指标,规划设计有效性和安全性监测系统.这既是项目获得管理者审批通过的需要,也是对公众透明以获得公众理解的需要.模拟是地质碳封存工程可行性论证的重要工具[21,27,35G36,42,60G71].地质碳封存可行性研究需要建立3套模拟系统:一是二氧化碳注入地下后运移封存过程的流体动态数值模拟;二是二氧化碳注入后地下状态(应力等)变化数值模拟;三是二氧化碳注入运移封存后的地球物理响应(包括地震㊁电磁㊁重力等)正演模拟.基于岩石物理理论的从储层地质力学数值模拟到地震响应正演模拟,构成了二氧化碳地质封存可行性分析和动态监测分析评价的一体化工作流程[61,71].严格来说,二氧化碳地质封存是一个孔缝介质中的热学水力力学化学(T HM C )耦合响应过程,这是一个时间与空间多尺度以及叠加多物理系统耦合作用的复杂模拟问题[6].建立这样一个综合耦合响应模拟器是一项复杂而具有巨大挑战性的任务,也是一项尚未完成的任务,目前的模拟进行了较大的简化.5㊀地球物理技术在地质碳封存工程有效性监测与评价中的应用㊀㊀在地质碳封存工程实施阶段,需要进行二氧化碳地质封存的有效性监测与评价,地球物理的主要任务是为下列地质任务提供技术支撑:①二氧化碳羽流运移形态㊁方向和空间分布监测;②二氧化碳捕获封存机制识别;③二氧化碳封存空间(储层)状态变化监991第2期赵改善.二氧化碳地质封存地球物理监测:现状㊁挑战与未来发展。
二氧化碳捕获与储存技术研究进展与前景
二氧化碳捕获与储存技术研究进展与前景二氧化碳是一种被广泛关注的气体,它被认为是导致气候变化的主要元凶之一。
随着人类工业的快速发展,二氧化碳的排放量也在快速增加。
为了减缓气候变化的影响,减少大气中的二氧化碳浓度,科学家们开始研究如何捕获和储存二氧化碳。
本文将介绍二氧化碳捕获与储存技术的研究进展与前景。
一、二氧化碳的捕获二氧化碳的捕获是指通过某些技术手段将它从尾气或者大气中分离出来,从而减少它的排放。
目前比较成熟的二氧化碳捕获技术有物理吸收法、化学吸收法和膜分离法等。
物理吸收法:物理吸收法是通过将二氧化碳在一定压力下溶解于溶液中来实现分离。
通常所用的溶液为胺溶液。
这种方法的优点是能够溶解大量的二氧化碳,缺点是设备大、能耗高、操作复杂。
化学吸收法:化学吸收法是指利用一些化学反应来将二氧化碳分离出来。
主要有氧化法和碳酸盐法两种。
氧化法是二氧化碳与过氧化氢反应,生成稳定的类似于碳酸的产物。
碳酸盐法则是利用化学反应使二氧化碳被固定在高效吸附材料中。
这种技术的优点是分离效率高,能够处理高浓度的气流,缺点是需要大量消耗能源。
膜分离法:膜分离法是将含有二氧化碳的气体通过了半透膜使其与空气分离。
半透膜根据不同的材料分为有机膜、无机膜和复合膜等。
这种方法的优点是操作简单,容易维护和操作,缺点是分离效率相对较低。
二、二氧化碳的储存二氧化碳的储存是指将其从大气或者尾气中分离出来,采取合适的方法将其以稳定的形式长期保存。
目前较为成熟的二氧化碳储存技术有地下储存、海洋储存和矿化储存等。
地下储存:地下储存是将二氧化碳储存在地下深层岩石层中,通过地质封孔和监管保证二氧化碳不泄漏。
地下储存具有存储量大、安全性高的特点,但是地质条件限制了它的应用范围。
海洋储存:海洋储存是将二氧化碳储存在海洋的深层底部,通过大气和海洋水的扩散以及生物地球化学过程将其长期封存。
海洋储存的优点是海洋面积广阔,容纳量大,但是由于海洋环境的复杂性和生态环境的安全问题,还需要继续研究和探索。
二氧化碳地质封存技术的研究进展
二氧化碳地质封存技术的研究进展
随着气候变化的日益严重,有关二氧化碳排放的问题也越来越引起人们的关注。
在其中,二氧化碳地质封存技术的应用和研究被越来越多的人所重视。
本文将会从封存原理、实践应用和技术瓶颈等几个方面,深入探讨二氧化碳地质封存技术的研究进展。
封存原理
二氧化碳地质封存技术的基本原理是将产生的二氧化碳通过管道或者潜水泵送
到地下岩层之中,使其与地下岩石反应,形成矿物质,保持长时间地下封存。
这种方法被认为是最有效的应对气候变化的方式之一,因为二氧化碳长时间地封存于地下,不会再次进入大气中。
实践应用
二氧化碳地质封存技术不仅具有实用价值,也已经得到广泛的应用。
比如,已
经开始建设的CCS示范工程,意味着对此类技术的进一步探究,送到大容量的二
氧化碳处理设置,然后运送到地下的储存岩层。
同时,在气候变化、环境保护方面,也很受到政府各层面的重视。
技术瓶颈
虽然二氧化碳地质封存技术有很大的发展空间,但其中仍存有许多技术瓶颈。
例如,如何选择合适的岩石层,如何选择管道等,都需要经过大量的实践和测试。
其次,成本问题是制约其开展及规模化应用的重要因素。
总结
可以看出,二氧化碳地质封存技术已经取得了很大的进展。
但是,要想深入地
研究其其中的问题,并且真正地达到应对气候变化的效果。
需要全社会的积极参与
和关注,为此制定实际的行动计划,并有积极的执行力,这样才能够真正地保护我们的地球和环境。
二氧化碳地质封存技术研究
二氧化碳地质封存技术研究地球上的气候变化问题日益引起人们的关注,其中二氧化碳排放是主要的温室气体之一。
为了减少大气中的二氧化碳含量,科学家一直在研究各种减排和封存二氧化碳的技术。
二氧化碳地质封存技术是其中一种被广泛研究的方法。
本文将介绍二氧化碳地质封存技术的研究进展和应用前景。
二氧化碳地质封存技术是指将二氧化碳气体永久地储存在地下的技术。
它的过程包括碳捕集、碳封存和监测三个步骤。
首先,二氧化碳气体会被捕集,通常是从发电厂、工厂或工业过程中的烟气中截留。
其次,捕集到的二氧化碳会被压缩成液态或超临界态,以便于封存和输运。
最后,封存的二氧化碳会被注入到地下的岩层或储层中,例如深层盐岩、煤层或油气田,以确保气体永久不逸出地球大气层。
二氧化碳地质封存技术具有许多优势。
首先,它可以显着减少二氧化碳的排放量,从而有助于减缓全球变暖和气候变化的速度。
其次,地质封存是一种成熟的技术,已经在一些项目中得到了成功的应用。
例如,挪威的Sleipner气田项目和加拿大的埃吉沙油气田项目都是二氧化碳地质封存技术的典型案例。
此外,地质封存还可以与其他能源生产过程结合,如煤矿的瓦斯抽采和储存。
尽管二氧化碳地质封存技术有许多潜在的好处,但也存在一些挑战和问题需要解决。
首先,捕集二氧化碳的成本较高,尤其是对于小型或分散型的排放源来说。
技术和设备的价格高昂,使得二氧化碳地质封存技术在商业运作方面仍然面临一定的挑战。
其次,地质封存的长期安全性和环境影响也是需要考虑的重要问题。
尽管目前的研究显示地质封存是相对安全的,但对于长期的影响和风险评估仍然需要更多的研究和监测。
尽管存在挑战,二氧化碳地质封存技术仍然被认为是解决气候变化问题的一种潜在解决方案。
此外,它还有潜力在一些领域带来经济和能源转型的机会。
一些研究机构和国家已经开始投资和开展相关研究,以进一步推动和改进这项技术。
例如,美国的“碳捕获利用和封存技术创新计划”和挪威的“长程碳别明确规划”都是二氧化碳地质封存技术研究的重要举措。
二氧化碳的储存和利用技术研究
二氧化碳的储存和利用技术研究如今,人类社会的不断发展带来了许多的科技进步,也伴随着一定的环境问题。
其中,二氧化碳的排放量和影响引起了许多人的担忧。
然而,在人们的担忧中,同样也有许多的科学家和研究者在不断寻求储存和利用二氧化碳的技术,以减轻对环境的影响和压力。
那么,什么是二氧化碳的储存和利用技术呢?储存和利用二氧化碳是一种减少温室气体排放的方法,主要是将产生的二氧化碳捕获、固定、储存或者转化为其它有用的化学品以达到减少排放的效果。
通过这种方式,可以尽可能地降低二氧化碳的排放,使我们的环境更加清洁。
二氧化碳的储存技术:二氧化碳的储存技术是指将二氧化碳捕获并在安全的储存剂中固定起来,与此同时,避免其进入大气层并对自然环境造成破坏。
二氧化碳的储存技术主要有三种:1. 地下储存技术:将二氧化碳气体储存在地球的深处,如开采注水、油气藏和煤层中,使其永久性地储存。
2. 岩石碳化储存技术:将二氧化碳气体通过化学反应转化为固体物质,使其永久性地储存在地质层中。
这种技术的主要优势在于可以有效地固定二氧化碳,并减少它对大气的影响,同时还可以将其转化为地球上更有用的物质。
3. 海洋储存技术:将二氧化碳气体储存在海洋中,如通过将其气化并注入深海或者利用海洋生物固定它们。
这种技术的主要优势在于海洋在地球上的分布广泛,可以有效地储存大量的二氧化碳。
二氧化碳的利用技术:在储存二氧化碳的同时,我们也可以通过将其转化为有用的化学品,以实现利用。
二氧化碳的利用技术主要有以下几种:1. 化学品的生产:二氧化碳可以通过化学反应被转化成各种化学品,如乙酸、丙酮、烃类化合物等等。
这些化学品可以广泛地应用在许多行业中。
2. 制造燃料:通过将二氧化碳与水分子反应,可以生成氢气和一些含氧化合物。
利用这些化合物可以生产出更加优质的燃料,从而减少环境污染。
3. 固体物质的制造: 通过将二氧化碳转化为有机物,如碳黄泥、钙质改进石材等等,可以使它们具有更好的性能,从而可以应用于建筑材料、制药等多个领域。
二氧化碳捕获与储存技术的研究与开发
二氧化碳捕获与储存技术的研究与开发第一部分:引言随着气候变化日益严重,全球对碳排放量的关注度不断提升。
二氧化碳是主要的温室气体之一,是导致全球气温上升的主要原因。
因此,二氧化碳的捕获与储存技术变得越来越重要。
这种技术可以将二氧化碳从工业和发电过程中分离出来,然后在地下或海底存储起来,从而减少污染和减少对空气的排放。
本文将重点讨论二氧化碳的捕获和储存技术的研究和开发。
第二部分:二氧化碳捕获技术1. 物理捕获方法物理捕获方法主要包括吸收、吸附和膜分离。
其中吸收法是最常用的方法之一。
它将二氧化碳通过饱和的溶液中,从而分离出来。
这种方法在化学反应中的应用特别广泛。
除吸收法之外,还有采用活性炭等材料进行吸附的吸附法。
另外,膜分离技术也被广泛应用于分离和捕获二氧化碳。
2. 化学捕获方法与物理捕获方法不同,化学捕获方法可以产生更加干净的碳酸盐。
化学捕获方法很容易理解,它利用一些化学反应从工业或发电过程中将二氧化碳分离出来。
这种方法的主要劣势是成本高昂。
3. 生物捕获方法生物捕获方法指的是利用多种生物体系将二氧化碳分离出来的技术。
这种技术的优势是易于理解和实现。
它们的主要优点是它们不需要大量的外部能源,而且它们可以产生潜在有用的生产物质。
第三部分:二氧化碳储存技术1. 海底二氧化碳储存海底二氧化碳储存技术是一种将二氧化碳气体储存到海底塑料管中的技术。
使用海底二氧化碳储存时,气体会在管子中变成一个液体或等温速冻状态,这会使得它占据更少的空间和体积。
这样就可以将气体储存在海底,而不会对环境产生任何影响。
2. 地下二氧化碳储存地下二氧化碳储存技术是将二氧化碳注入到地下,然后通过一定压力或溶液循环将其储存起来的技术。
这种技术需要一些先进的地质学技术来确保二氧化碳被安全地储存起来,不会对地下水和土壤产生影响。
而且,可以在地下储存期间产生潜在的经济价值。
第四部分:技术创新与应用在二氧化碳捕获和储存技术的发展过程中,有许多创新和应用已经被发现。
二氧化碳地质埋存研究进展
二氧化碳地质埋存研究进展*谷丽冰1,2,李治平2,侯秀林2(1.中国石油化工集团国际石油勘探开发有限公司,北京100083;2.中国地质大学能源学院,北京100083)摘要:对二氧化碳地下封存的基本地质学问题及其他相关技术进行阐述,包括地下封存的基本原理、适合的封存场所、油气藏的筛选、储存潜力估算、动态监测、安全性及环境问题、及我国二氧化碳地质储存面临的问题。
二氧化碳被注入地下后,以分子状态、溶解状态和化合物状态储存于岩石孔隙中,从而得到封存;合适的封存场所包括:深部盐水层、深部煤层和枯竭的油气藏;对于气驱和水驱油藏可以分别采用不同的公式进行模拟,根据模拟结果可以得到适合埋存的油气藏条件;对于3种不同的埋存场所可以采用不同的公式计算其埋存量以评价它们的地质埋存潜力。
关键词:二氧化碳;地质埋存;原理;监测;评价方法中图分类号:T E122文献标识码:A文章编号:1000-7849(2008)04-0080-0520多年来,/全球气候变化0和/全球变暖0等相关问题,已从学术论文主题进入各国首脑峰会的议程。
工业化时期以来,人类活动使大气中的主要温室气体,如CO2、CH4、N2O和O3的浓度达到有记录以来的最高水平。
根据夏威夷M auna Loa观测台、中国气象局瓦里关山全球大气观测站及南极Law Dom e冰心资料测试的大气二氧化碳质量分数: 1000~1750年为280@10-6,2000年达368@10-6 (增加31%?4%)。
全球表面平均温度在20世纪增加了(0.6?0.2)e。
预测到2100年大气的二氧化碳质量分数将达到540@10-6~970@10-6[1],由此引起的后果将十分严重。
因此,采取减缓气候变化的措施势在必行,其核心是减少二氧化碳的排放。
有关二氧化碳地下埋存的研究工作正在美国、加拿大、欧盟、澳大利亚进行中。
我国于2006年9月正式启动了/温室气体地下埋存及提高石油采收率的资源化利用0的/9730计划。
油藏CO2地质封存技术研究及应用
油藏CO2地质封存技术研究及应用下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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CO2地质封存与利用技术研究进展
然而,CO2地质封存与利用技术在取得一定进展的同时,也存在一些问题, 如封存过程中的泄漏风险、长期封存效果的评估以及法律法规的制定等。
三、CO2地质封存与利用技术的 关键技术
1、封存机制:主要包括物理封存和化学封存两种。物理封存是通过提高CO2 在地下岩石中的溶解度和扩散速率来实现封存,化学封存则是将CO2与地下岩石 中的矿物发生化学反应形成稳定化合物进行封存。
四、CO2地质封存与利用技术的 应用前景
1、能源领域:将CO2作为一种资源,可以与氢气一起合成甲醇、汽油等能源 产品,也可以通过热泵技术将CO2转化为能源。
2、化工领域:CO2是一种重要的化工原料,可用于生产尿素、碳酸酯等化学 产品。同时,CO2还可作为溶剂用于萃取分离和吸收等过程。
3、地质工程领域:在地质工程领域,可以利用CO2置换出地下岩石中的可燃 性气体如甲烷,以实现能源的开发和储存。
感谢观看
然而,在推广应用CO2地质封存与利用技术的同时,需要重视其潜在的环境 和安全风险,加强相关政策和法规的制定与实施,以确保技术的可持续发展。
五、未来展望
随着科技的不断进步,CO2地质封存与利用技术的前景广阔。未来研究方向 和重点包括:
1、完善理论基础:深入研究CO2地质封存的机理和规律,加强跨学科合作, 提高模拟预测的准确性和可信度。
2、监测技术:对于CO2地质封存项目,需要对封存地点进行长期的监测以确 保封存的安全性和有效性。监测技术包括地球物理探测、地球化学探测和生物学 探测等。
3、模拟方法:数值模拟技术是CO2地质封存研究的重要手段,可以用来预测 封存效果、优化封存方案等。常用的模拟软件包括GIS-based多物理场耦合模拟 软件、FLAC、FEM等。
近年来,各国科学家已经在CO2地质封存与利用技术方面开展了广泛的研究。 在理论层面,研究者们利用数值模拟、实验等方法探究了CO2地质封存的机理、 储层特征以及环境影响因素等。在实践层面,一些国内外大型项目如“川渝地区 碳捕集与封存项目”和“挪威CO2-ECBM项目”等已经展开,并取得了一定的成果。
二氧化碳地质封存的环境监测知识讲解
二氧化碳地质封存及其环境监测蔡博峰/文环境监测贯穿于CO2地质封存项目的前期准备、项目运行和项目结束各个阶段,对于确定CO2地质封存的安全性、对周围环境的影响发挥着决定性作用。
而环境风险和环境影响直接决定了CO2地质封存环境监测的监测对象、监测频率、监测布点和主要监测技术。
CO2捕集与封存(CCS)是CO2捕集、运输和地质封存的一个完整过程。
CO2地质封存是CCS 技术中的核心内容之一,也是CCS整个过程中技术上最具挑战性的一个环节。
将CO2封存于地下作为人类活动温室气体的减排手段,最早是20世纪70年代提出的,但直到20世纪90年代,这一观点才受到许多研究团体的关注。
时至今日,CO2地质封存已经从当初的一个未受关注的理论概念,发展成为广为了解并被认为是全球温室气体减排的重要手段之一。
国际能源署(IEA)在研究报告中认为,全球要实现2℃升温控制,则必须将大气中CO2的浓度控制在450 ppm,而CCS在2050年的减排中将贡献19%。
CCS同时也是低成本温室气体减排技术方案的重要组成部分。
如果没有CCS,全球到2050年CO2减排50%的成本会提高70%。
CO2地质封存技术相对捕获和运输技术,经验要少得多。
2010年以前,除了Sleipner,In Salah 和Snøhvit项目外,所有CO2地质封存项目都是CO2驱油项目,真正单纯的CO2地质封存项目极少。
当前对于全球CO2地质封存的地质条件、特征和资源的了解几乎都是基于石油和天然气开采。
而对CO2地质封存最有潜力和封存能力最大的地下咸水层,我们却知之甚少,对其CO2封存特征、环境风险等都未有深入了解。
如果CO2地质封存要在全球温室气体减排中发挥实质性作用,则必须要在安全、环保和经济的条件下大规模地推广和实施。
当前国际上CO2地质封存项目发展很快,但包括加拿大Weyburn项目在内的多数项目受阻和备受争议的主要原因都是环境问题。
解决这一困境的核心是利用科学、系统的环境监测来确保公众对CO2地质封存的信心。
二氧化碳地质储存环境影响监测研究
2 . 1 监 测点 布设 的原则
收 稿 日期 : 2 0 1 3一 O 8—2 6
确 定 同心 圆半 径 的原则是 在预计 的高 浓度 区及 高浓
度 与低浓 度交 接 区应密些 ,其 他则疏 些 。画圈 的距 离是 2 5 0 m、5 0 0 m、1 0 0 0 m、2 0 0 0 m。 由上 面原 则 , 每 圈设定 1 2个 点位 ,共 4 8个点位 。
结合 实 际情况 ,在灌 注井示 范 区的东侧 ,距 离
近4 k n 的采煤 塌 陷 区加 设 5个 监 测 点 ;在 示 范 区 i
基金项 目:中国地 质调查 局项 目 ( 水 [ 2 0 1 2 ]O 1—0 1 3 0 0 0 4 ,
1 2 1 2 0 1 1 0 8 7 1 2 8) 。
随着二 氧化碳 地质储 存 的进行 ,不 能排 除二氧 化碳 的潜在 的逃逸 危 险 ,环境 监测 是最 直接 ,也是
具体 布 点 方 法 是 :以灌 注 井 为 圆 心 ,划 出 l 6 或 8个方 位 的射线 和若干不 同半 径 的同心 圆 ,同心
圆 圆周 与射线 的交 点 即为监测 点 。根 据客 观条件 和 需 要 ,往 往是 在 主导 风 向的下 风 向方位 布 点 密 些 , 而 其他方 位 疏 些 ,根 据风 向 ,东 南 方 向进 行 加 密 。
李 康 。赵 学 亮 ,袁爱 军 ,李 旭峰 ( 中国地质调 查局 水文地 质环 境地 质调查 中心 ,河北 保 定 0 7 1 0 5 1 )
摘 要: 结合 地质调 查项 目—— 二 氧化碳 地质储 存 示范工程 项 目的研 究 ,详 细 阐述 了本 项 目中二 氧化
二氧化碳地质封存机理及泄漏监测
Research 研究探讨251 二氧化碳地质封存机理及泄漏监测范卜凡纪佑军王力龙(西南石油大学地球科学与技术学院,四川成都610500)中图分类号:G322 文献标识码:B 文章编号1007-6344(2019)09-0251-01摘要:CO2地质封存(CSS)作为一项减小温室气体效应的有效措施,在降低CO2排量的同时也会引发CO2泄漏、地层变形、甚至诱发地震等地质灾害效应。
通过对相关文献的调研发现:①CO2封存场所包括枯竭油气藏、深部咸水层和不可开采煤层;②CO2封存包括物理封存和化学封存;③CO2泄漏会对生态环境造成严重破坏,建立长期监测机制,对CO2地质封存的安全性具有重要意义。
关键词:地质封存;温室效应;CO2泄漏监测0 引言自21世纪以来,随着工业水平的发展,人类生产生活所产生的有害气体不断增加,这其中就包含了加剧全球“温室效应”的CO2气体。
为了减少“温室效应”给自然生态系统和人类社会带来的影响,降低CO2的排放迫在眉睫[1]。
CO2地质封存是目前公认的减少CO2排量最有效的措施,受到了各国政府与学者的高度重视[2]。
据国际能源总署(IEA)统计,到2050年CO2地质封存将为全球CO2的减排计划做出19%的巨大贡献[3]。
但是,CO2地质封存在降低CO2排量的同时也容易引发CO2泄漏、地层变形、诱发地震等地质灾害。
因此,本文首先对世界CO2 地质封存的概况进行了调查,总结分析了目前该类项目的主要特点;其次,针对气体封存过程的泄漏模式与机理进行了总结,并对对未来进行CO2地质封存项目的泄漏风险评价提供指导方向。
1 CO2地质封存概况“CO2捕获与封存”基本原理是将化石燃料产生的CO2在进入大气之前将其捕获,通过管道运输将超临界状态CO2运移到合适的埋藏点进行封存。
在CO2地质封存中,欧美国家起步较早,并开展了一系列封存项目,在所有封存项目中,封存规模最大的是Weyburn项目和In Salah项目。
二氧化碳的地球物理学和地质学研究
二氧化碳的地球物理学和地质学研究地球气候的变迁一直是人类历史上重要的事件之一。
气候变化不仅直接影响人类的生存环境,而且与地球的生命演化有着密切的关系。
二氧化碳是地球大气层中最主要的温室气体之一,其浓度升高与气候变暖密切相关。
本文将从地球物理学和地质学的角度探讨二氧化碳对地球气候变化的影响。
一、二氧化碳的地球物理学研究1.温室效应二氧化碳是大气层中最重要的温室气体之一。
太阳辐射照射地球,一部分能量被地球表面吸收,一部分能量被反射回太空。
这些反射回太空的光子中有一部分被大气层中的温室气体吸收,然后再次散发出去。
这些被吸收和再次辐射的能量在大气层中形成温室效应,使地球得以维持适宜的温度和气候。
2.二氧化碳的浓度与地球气温的关系1997年,世界气象组织和联合国环境规划署共同成立了国际气候变化科学委员会,对全球气候变化进行研究。
该委员会的报告指出,自1850年以来,全球地面气温上升了0.56摄氏度,其中二氧化碳是主要的温室气体之一。
研究表明,二氧化碳的浓度与全球气温之间存在着密切的关系。
3.二氧化碳的排放与温室效应二氧化碳的浓度升高与人类的活动有着密不可分的关系。
燃烧化石燃料、森林砍伐等都会产生大量的二氧化碳排放,导致大气层中二氧化碳的浓度升高,增强温室效应,从而加剧全球气候变化。
因此,我们需要采取有效的措施来减少二氧化碳的排放,保护地球环境。
二、二氧化碳的地质学研究1.海洋碳汇海洋是地球上最大的碳储库之一,其所含的二氧化碳量超过大气层中的二氧化碳量。
海洋中的二氧化碳可以通过一种称为“海洋碳汇”的机制消耗,即海洋中的生物吸收二氧化碳,形成有机物,再将这些有机物沉积到底部,继而随着海底板块漂移沉积到深部,最终在地质时间尺度上将二氧化碳长期存储在海底沉积物中。
2.生物多样性和地质历史地球历史上,气候变化一直伴随着生命演化的进程。
二氧化碳的浓度升高会导致全球气温上升,影响生态系统的平衡,从而影响生命的进化和分布。
二氧化碳的封存和处置技术
二氧化碳的封存和处置技术二氧化碳的封存和处置技术随着工业化的进程,全球二氧化碳排放量持续增加,对环境产生了严重的影响。
为了有效地减少二氧化碳的排放,封存和处置技术成为研究的热点。
本文将介绍二氧化碳的封存和处置技术,包括地质封存、海洋封存、封存技术研究、二氧化碳利用、碳捕获和储存、生物炭利用以及节能减排等方面。
1. 地质封存地质封存是一种将二氧化碳注入地下岩层,使其与岩石矿物反应形成稳定的碳酸盐矿物,从而达到封存二氧化碳的目的。
该技术的优点是储量巨大,封存效果好,且不会对地表环境造成影响。
然而,地质封存需要详细的地质勘查和评估,以确保二氧化碳能够安全、有效地封存在地下。
2. 海洋封存海洋封存是将二氧化碳注入深海或通过人工造礁的方式将二氧化碳储存于海洋深处。
该技术的优点是储量巨大,能够长期储存二氧化碳,且不会对地表环境造成影响。
然而,海洋封存存在着二氧化碳泄漏的风险,同时对于深海环境的影响尚不明确。
3. 封存技术研究封存技术研究主要是为了提高二氧化碳的封存效率和安全性。
研究内容包括地质封存和海洋封存的机理研究、二氧化碳注入地下岩层的动态模拟与实验研究、深海封存的稳定性研究等。
4. 二氧化碳利用二氧化碳可以利用其化学性质进行转化和利用。
转化方向包括转化为甲醇、乙二醇、乙烯等有机化合物,或用于制备碳酸酯、碳酸铵等其他化学品。
利用二氧化碳可以降低碳排放,同时也可以提高资源的利用率。
5. 碳捕获和储存碳捕获和储存技术主要用于从工业排放的废气中捕获二氧化碳,并将其安全、有效地封存于地下或海洋深处。
该技术的目的是减少工业碳排放,同时降低对地表环境的影响。
碳捕获和储存技术的研究和发展对于实现碳中和目标和应对全球气候变化具有重要意义。
6. 生物炭利用生物炭是一种由生物质经过热解炭化生成的炭材料,具有多孔性、高比表面积和良好的吸附性能。
生物炭可以用于吸附和固定二氧化碳,同时也可以作为环境修复材料和生物载体应用于污染治理、土壤改良和生物能源等领域。
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二 氧 化 碳 地 质储 存 动态 监 测研 究
赵 学亮 , 建强 , 郭 史 云 , 森琦 , 张 郭颖 平 , 爱军 袁
保定 0 15 ) 7 0 1 ( 国地 质调 查局 水文 地质 环境 地质 调查 中心 , 中 河北
摘
要 : 化 石 燃 料 燃 烧 产 生 的 C 行 储 存 , 当 前 减 缓 温 室 效 应 的 有 效 途 径 之 一 。为 了保 证 储 存 的有 效 性 、 全 性 和 将 O进 是 安
包 括 : 移地 震 、 地震 、 时 微 水质 、 土壤 空气 、 空气 、 稳
共 同 面对并 急需 解决 的 问题 。
理 、 球化学 、 地 遥感 和 自动控 制等 , 间上需要 贯 穿 空
空 中 、 面 和地 下 。 因此 笔者 提 出 了多 学科 、 手 地 多
段 的三 维立 体 监测 网络 。监 测对 象 包 括 : 空气 、 植 被、 土壤 空气 、 地层 压 力 、 地球 化 学 流体 、 定 同 位 稳 素 、 地震 和地 面升 降等 ; 术方 法涉及 地球 物理 、 微 技 地 球 化学 、 感 和 自动 控 制 等 领域 , 术 方 法 主 要 遥 技
0
引 言
涉 及钻 探 、 文 地 质 、 水 工程 地 质 、 地质 力 学 、 地球 物
有 研究 表 明 , 向空 气 中大量 排放 C 导致 的 O所 温 室效 应等 问题 , 已经 威 胁 到人 、 物 乃 至整 个 自 动 然 界 的生态 安全 。因此 , O 减 排 已成 为 人类 必 须 C ,
K EY O RDS :c r o o i e g oo ia tr g W a b n dix d e lgc lso a e;diti to g ain; d n mi n trn srbu in mir to y a c mo io g;mo trn y tm i ni i g s se o
a e c us d bya t r p g ni re ho s a e m iso . I r e o g a a t et e efc ie e s,s ft n ur blt r a e n h o o e c ge n u e g s s e s ins n o d rt u r n e h fe tv n s a ey a d d a ii y,t e s i nii h ce tfc a d rg rus mo io ig mus mp e n e n o o nt rn i tbei l me td,S ha hei o nttc nia up o wa r vd d t uaa t et e s c e s o l b l O t tt mp  ̄a e h c ls p  ̄ sp o ie og r n e h u c s fg o a soa e e gie rng Va iusmo trn e hn lg e n t o s we e i r d ce n d ti. t rg n n e i . ro nioi g tc oo i sa d me h d r nto u d i ea l
第 3卷
第 6期
环
境
监
控
与
预
警
Vo . No 6 1 3, . De e c mbe O11 r2
21 0 1年 1 2月
Envr n ntlM o t rn nd Fo e r i g io me a nio ig a rwa n n
・
环境预 警 ・
di 1 .99 jin 17 —7 22 1.602 o: 0 36 /. s.64 6 3 .0 0 .0 s 1
A S R C B T A T: ab n do i e l i l trg C S sa n r o s o ni to o e g b l re h u eef t w i C ro ix eg o gc oae( G )i n e om u t t l h d t sl l a ge n o s f c hc d o as p e a me o v o es h
持 久 性 , 须 开 展 科 学 、 格 的监 测 , 而 为 整 个 储 存 工 程 的 成 功 提 供 重 要 技 术 支 撑 。详 细 阐 述 了 当 前 c : 质 储 存 采 用 必 严 从 O地
的各 项 动态 监测 技术 与方 法 。
关 键 词 : O 地 质 储 存 ; 布运 移 ; 态 监 测 ; C: 分 动 监测 系 统 中 图 分 类 号 : 56 X 0 P4 。7 1 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :17 — 7 2 2 1 )0 — 0 4 0 6 4 6 3 (0 1一 6 0 0 — 4
Re e r h o a b n Di x d e l g c lSt r g y a i o t rng s a c n C r o o i e G o o i a o a e D n m c M nio i
Z HAO Xu — a g el n ,GUO Ja - in i in qa g,S n,Z HIYu HAN e - i G S n q ,GUO Yigpn ,YU - n n - ig AN Ai u j ( e tr o do e lg n n i n na e lg ,C iaGelgc l uv y, a dn He e 7 0 1 hn ) C ne rHy rgoo ya dE vr me tlG oo y hn oo ia re B o ig, b i 1 5 ,C ia f o S 0