二氧化碳地下储存与井完整性
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新 水 泥 的 地 球化 学 性 质 的 变 化 。
【 关键 词 】二 氧 化 碳 碳 储 存 波 特 兰 水泥 地 球 化 学 降解 井 完整 性
１概 述
碳 捕集 及储百度文库存 （ Ｃ ）现在 已经 成 为缓 解 全 Ｃ Ｓ
大气 中为 目的 ，将 二氧 化碳 注 入 到地 层 （ 大大 地 大 于 ｌ ｍ）的处理 方 式 。二 氧化 碳 的注 入 方案 有 ｋ
下去 。 规模 二氧 化 碳 的地 下储存 对 减少 温 室 气 大
◆ 二氧 化碳 一 交 替注 入可 提 高 产量 ： 水 ◆ 二氧 化碳 注入 到 以前 的生产 层 中（ 特别 是 废 弃 的油 气 藏 ） ；
◆ 把二 氧化 碳 储存 在 咸水 层 ， 层不 受其 他 该 油气 开采 的 影 响； ◆ 把 二 氧化 碳 储存 在 深部 （ 常 因为 薄 ， 常 所 以不 赚钱 ）煤层 。
体 的排 放 发挥 着 关键 作 用 。 典 型地 下储 层 位 于
１ ｍ 深 处或 者更 深处 ， ｋ 能储 存数 千万 吨甚 至 是 数 亿 吨 的二 氧 化碳 。 总体 而 言 ，到 目前 为 止 ， 技 该
术 仅 仅 在世 界 各 地少 数 一 些 的 示 范场 地 开 展 实 施 了 。这 些 场地 是 ：挪 威 的 Ｓｅ ｎ ｒ ｌｉ ｅ、加 拿 大 的 ｐ Ｗｅ ｂ ｒ 、阿尔及 利 亚 的 Ｓ ｌ ｙ ｕｎ ａａ ｈ等 。二氧 化 碳 的
而 被 避 免 排 放 到 大气 中， 意 味着 全 球 排 放 减 少 这
１ ％就 可 以对 限制气 候 的破 坏做 出贡 献 。 ６ 地 质 储存 被定 义 为 ，以避免 二氧 化碳 排 放 到
由于 人类 活 动 ， 些 地 层通 常被 大 规 模 的勘 这
ＣＯ２ＵＮ ＤＥＲＧＲＯ ＵＮ Ｄ ＴＯＲＡＧ Ｅ ＡＮ Ｄ ＥＬＬＢＯ ＲＥ Ｎ ＩＥＧＲＩ Ｓ Ｗ １ 、 ＴＹ． ｅＩ ｔｒ ｔｏ ｌＪ ｕｒ ａ Ｔｈ ｎｅ ｎａｉ ｎａ ｏ ｎ ｌｏｆＴＲＡＮ ＳＰＯ ＲＴ ＆ Ｌ０Ｇ ｌ ＳＴＩ ＣＳ．Ｉ Ｎ ４ － ０７． ＳＳ １ ５１ １
翻 译 ：葛 秀 珍 ；校 对 ：何 雪洲
【 摘 要 】捕集二氧化碳并将其地下储存数 千年 ，这 是减 少与全球变暖有关的温 室气体排放的方式之一 。二氧化碳 注入
的 候选 位 置或 许 是新 井 或 许 是 活动 的 、关 闭 的 或废 弃 的 …井 。总 体 而 言 ，确 保 储 存 井 长 期 的完 整 性 是 非 常 关 键 的 ； 换句 话说 ，井 完 整 性 是 二氧 化 碳 地 质 储存 的关 键 性 能指 标 之 一 。 在 含 水 层 中 进行 地下 气 体 存 储 和 二 氧 化 碳 封 存 依 靠适 宜 的井 孔 建 造 和 盖 岩 的 密封 作 用 。 在 的 渗 漏 途 径 是 由 潜 于 粘 合 性 差 ，二 氧 化 碳 沿 着 井 孔 迁 移 和通 过 盖 岩 流 溢 。水 泥 的渗 透 率 和完 整 性 将 决 定 预 防渗 漏 的 效 果 。当 护 套 穿 过 盖 岩 的 周 围和 在 没 有 微 环 隙 的 条 件 下 ，盖 岩 的 完整 性 由足 够 的 裂 隙 梯度 和足 够 的水 泥 来 保 证 。 本 文 描 述 了 由于超 临 界二 氧化 碳 注 入 ，含 水 波 特 兰 水泥 （ ｏｔ ｎ ｅ ｎ ） 和 具 有 较 好 的 二 氧 化 碳 阻抗 力 的 ｐ ｒａｄｃｍｅｔ ｌ
２ １ 年 第 ３４期 ０ １ －
二氧 化碳 地 下储存 与井 完整 性
６ ７
二氧化碳地 下储存 与井完整性冰
Ｇ ａ ｒｎ — ｅ ｉ ｕ ｅ ｕ ｉ ａＭ ｄｍ ｒｃ
（ ｉｅ ｓ ｙｏ ｇ ｅ ， ａ ｕｔ ｆ ｉｉｇ Ｇｅ ｌｇ ｎ ｅｒｌｕ Ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ Ｕｎｖ ｒｉ ｆ ｔ Ｚａ ｒｂ Ｆ ｃ ｌ ｏ ｎ ｎ ， ｏ ｏ ｙａ ｄＰ ｔｏｅ ｍ ｎ ｉｅ ｒ ） ｙ Ｍ ｎ
图 １ 二氧 化碳 的来 源和 注入 的不 同 类型
２ 储 存 条 件 下 二氧 化碳 及 其 特 征
这 样 可 以提 高石 油 的 回收 率 （ Ｏ 、天 然气 的 Ｅ Ｒ）
关 的分离 天然 气 的二 氧化 碳站 （ １ 。 图 ）
据 国际 能源 署 （Ｅ １ Ａ）提供 的资 料 ， ２ ５ 到 ００
年， 每年 ５亿 ｎ 屯的二 氧化 碳 可 以经 由捕集 与 存 储
回 收 率 （ ＧＲ）利 煤 层 气 的 回 收 率 （ Ｃ Ｍ ） Ｅ Ｅ Ｂ 。 由于测井 、勘 查 活动 ，对 于 高于 或低 于 气藏 的咸 水层 ，我 们 也有 较 大 的资 料数 据 库 。
许 多不 同类 型 。
球变 暖 的重 要方 式 ， 来 越 多 的井 都 是 因 为 碳 储 越
存 的 目的而 打井 ， 们预 计 这种 趋势 还仍 将 持 续 人
◆ 把 二 氧化 碳注 入 到 生产 层 ， 方面 可 以提 一 高石 油产 量 ，另 一方 面 可 以储存 二氧化 碳 ：
６ ８
水 文地质工程地 质技 术方法 动态
２ １ 年 第 ３４期 ０１ —
探和 生成 井揭 穿 。无 论 多不透 水 的上 覆 盖层 ，无 论其 密封 多么 完整 都有 可 能被 现 有 的井 伤及 。 与
裂 缝 或者 断层相 关 的渗漏 相 比 ， 二氧化 碳通 过 盖
层 的扩散 通常很 少 被关注 。
来 源 来 自于 很 多 大静 态 发 射 站， 如 煤 气 站 、 水 例
泥 厂 、煤 炭 发 电站 、炼 油 厂 、钢厂 、制氢 站 或 相
考 虑 用 于 二 氧 化 碳 注 入 和 储 存 的大 多数 场 所 通 常 是石 油 、天 然 气和Ｉ ／ 或煤 层 气 开采 的区域 。 这 是 因为 在 这些 地方 注 入是 创造 价值 的机 会 ， 如
【 关键 词 】二 氧 化 碳 碳 储 存 波 特 兰 水泥 地 球 化 学 降解 井 完整 性
１概 述
碳 捕集 及储百度文库存 （ Ｃ ）现在 已经 成 为缓 解 全 Ｃ Ｓ
大气 中为 目的 ，将 二氧 化碳 注 入 到地 层 （ 大大 地 大 于 ｌ ｍ）的处理 方 式 。二 氧化 碳 的注 入 方案 有 ｋ
下去 。 规模 二氧 化 碳 的地 下储存 对 减少 温 室 气 大
◆ 二氧 化碳 一 交 替注 入可 提 高 产量 ： 水 ◆ 二氧 化碳 注入 到 以前 的生产 层 中（ 特别 是 废 弃 的油 气 藏 ） ；
◆ 把二 氧化 碳 储存 在 咸水 层 ， 层不 受其 他 该 油气 开采 的 影 响； ◆ 把 二 氧化 碳 储存 在 深部 （ 常 因为 薄 ， 常 所 以不 赚钱 ）煤层 。
体 的排 放 发挥 着 关键 作 用 。 典 型地 下储 层 位 于
１ ｍ 深 处或 者更 深处 ， ｋ 能储 存数 千万 吨甚 至 是 数 亿 吨 的二 氧 化碳 。 总体 而 言 ，到 目前 为 止 ， 技 该
术 仅 仅 在世 界 各 地少 数 一 些 的 示 范场 地 开 展 实 施 了 。这 些 场地 是 ：挪 威 的 Ｓｅ ｎ ｒ ｌｉ ｅ、加 拿 大 的 ｐ Ｗｅ ｂ ｒ 、阿尔及 利 亚 的 Ｓ ｌ ｙ ｕｎ ａａ ｈ等 。二氧 化 碳 的
而 被 避 免 排 放 到 大气 中， 意 味着 全 球 排 放 减 少 这
１ ％就 可 以对 限制气 候 的破 坏做 出贡 献 。 ６ 地 质 储存 被定 义 为 ，以避免 二氧 化碳 排 放 到
由于 人类 活 动 ， 些 地 层通 常被 大 规 模 的勘 这
ＣＯ２ＵＮ ＤＥＲＧＲＯ ＵＮ Ｄ ＴＯＲＡＧ Ｅ ＡＮ Ｄ ＥＬＬＢＯ ＲＥ Ｎ ＩＥＧＲＩ Ｓ Ｗ １ 、 ＴＹ． ｅＩ ｔｒ ｔｏ ｌＪ ｕｒ ａ Ｔｈ ｎｅ ｎａｉ ｎａ ｏ ｎ ｌｏｆＴＲＡＮ ＳＰＯ ＲＴ ＆ Ｌ０Ｇ ｌ ＳＴＩ ＣＳ．Ｉ Ｎ ４ － ０７． ＳＳ １ ５１ １
翻 译 ：葛 秀 珍 ；校 对 ：何 雪洲
【 摘 要 】捕集二氧化碳并将其地下储存数 千年 ，这 是减 少与全球变暖有关的温 室气体排放的方式之一 。二氧化碳 注入
的 候选 位 置或 许 是新 井 或 许 是 活动 的 、关 闭 的 或废 弃 的 …井 。总 体 而 言 ，确 保 储 存 井 长 期 的完 整 性 是 非 常 关 键 的 ； 换句 话说 ，井 完 整 性 是 二氧 化 碳 地 质 储存 的关 键 性 能指 标 之 一 。 在 含 水 层 中 进行 地下 气 体 存 储 和 二 氧 化 碳 封 存 依 靠适 宜 的井 孔 建 造 和 盖 岩 的 密封 作 用 。 在 的 渗 漏 途 径 是 由 潜 于 粘 合 性 差 ，二 氧 化 碳 沿 着 井 孔 迁 移 和通 过 盖 岩 流 溢 。水 泥 的渗 透 率 和完 整 性 将 决 定 预 防渗 漏 的 效 果 。当 护 套 穿 过 盖 岩 的 周 围和 在 没 有 微 环 隙 的 条 件 下 ，盖 岩 的 完整 性 由足 够 的 裂 隙 梯度 和足 够 的水 泥 来 保 证 。 本 文 描 述 了 由于超 临 界二 氧化 碳 注 入 ，含 水 波 特 兰 水泥 （ ｏｔ ｎ ｅ ｎ ） 和 具 有 较 好 的 二 氧 化 碳 阻抗 力 的 ｐ ｒａｄｃｍｅｔ ｌ
２ １ 年 第 ３４期 ０ １ －
二氧 化碳 地 下储存 与井 完整 性
６ ７
二氧化碳地 下储存 与井完整性冰
Ｇ ａ ｒｎ — ｅ ｉ ｕ ｅ ｕ ｉ ａＭ ｄｍ ｒｃ
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图 １ 二氧 化碳 的来 源和 注入 的不 同 类型
２ 储 存 条 件 下 二氧 化碳 及 其 特 征
这 样 可 以提 高石 油 的 回收 率 （ Ｏ 、天 然气 的 Ｅ Ｒ）
关 的分离 天然 气 的二 氧化 碳站 （ １ 。 图 ）
据 国际 能源 署 （Ｅ １ Ａ）提供 的资 料 ， ２ ５ 到 ００
年， 每年 ５亿 ｎ 屯的二 氧化 碳 可 以经 由捕集 与 存 储
回 收 率 （ ＧＲ）利 煤 层 气 的 回 收 率 （ Ｃ Ｍ ） Ｅ Ｅ Ｂ 。 由于测井 、勘 查 活动 ，对 于 高于 或低 于 气藏 的咸 水层 ，我 们 也有 较 大 的资 料数 据 库 。
许 多不 同类 型 。
球变 暖 的重 要方 式 ， 来 越 多 的井 都 是 因 为 碳 储 越
存 的 目的而 打井 ， 们预 计 这种 趋势 还仍 将 持 续 人
◆ 把 二 氧化 碳注 入 到 生产 层 ， 方面 可 以提 一 高石 油产 量 ，另 一方 面 可 以储存 二氧化 碳 ：
６ ８
水 文地质工程地 质技 术方法 动态
２ １ 年 第 ３４期 ０１ —
探和 生成 井揭 穿 。无 论 多不透 水 的上 覆 盖层 ，无 论其 密封 多么 完整 都有 可 能被 现 有 的井 伤及 。 与
裂 缝 或者 断层相 关 的渗漏 相 比 ， 二氧化 碳通 过 盖
层 的扩散 通常很 少 被关注 。
来 源 来 自于 很 多 大静 态 发 射 站， 如 煤 气 站 、 水 例
泥 厂 、煤 炭 发 电站 、炼 油 厂 、钢厂 、制氢 站 或 相
考 虑 用 于 二 氧 化 碳 注 入 和 储 存 的大 多数 场 所 通 常 是石 油 、天 然 气和Ｉ ／ 或煤 层 气 开采 的区域 。 这 是 因为 在 这些 地方 注 入是 创造 价值 的机 会 ， 如