二氧化碳地质捕获与储存面临的水挑战
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理 与同 时开 采 既 可 以抵 消 储层 增 大 的 力 ， 也 可 以供 水 。
【 关键词 】 二氧化碳捕获与储存 地下水资源
序 言
尽管化 石燃 料持 续 利ｊ 能对环 境造 成 负面 ｛ ｉ
要高纯度 的二氧化 碳流 ，且在 目前有效捕获 与压
缩 作业领 域存在 增加水利刚 的“ 获代价” 捕 。把 二 氧 化碳注 入到地 下岩层 以置换地层 流体 ，咸水运 移和储 层压 力增大是需要潸在 关注 的问题 。同时
完 成碳减 排的 １％一５ ％，以避免危险 的气 候变 ５ ５
化 ，而 且，利用 Ｃ Ｓ实现减排 目标的所 需成本 ， Ｃ 将低 于未 开展 Ｃ Ｓ的成本 。因此 ，Ｃ Ｓ似 乎是 Ｃ Ｃ
过渡 至碳－艮 能量系统 的主 要过渡技术 。 １制 ； 水 是能源 开发利用 的主要要素之一 。在能源 燃 料提 取 、处置、储存和 运输过程 中将 使ｊ 大量 ｛ ｛
力增大 ，且二氧 化碳 泄漏对储层 具有潜在影响 。在潜在影响的范围内，从捕 获增大需水量到泄漏或咸水
运 移造 成 地 下水 污 染 。 了解 这 些 潜在 影 响及 其发 生条 件 ， 以狄 得适 当 监 测与 控制 措 施 的 设计 与执行 方案 ，
这 对于确保环境安全和统计 口的而 言足十分重要的。二氧化碳捕获与储存也可带来潜在利益，例如水处
２ １ 年 第 １２期 ０１ －
Ｙ氧 化碳 地质 捕获 与储存 面临 的水挑 战 －
１３ ０
探 明储 量 ２ ０Ｌ ２￣ 桶
图 ｌ 美 国 ６个 盆 地 的 石 油储 量 评 估 ：在 永 久 储 存 二 氧化 碳 之 前 ，这 些 盆 地 具有 采 用 二 氧化 碳 Ｅ ＯＲ技 术显 著 提 高 产 量 的 潜 力
国能源 部最近 开展 了一些有关 不同化石燃料 发电
厂在额 定 ９ ％碳捕获速 率下 的相应用 水研 究 ，包 ０ 括利用 胺捕 获的粉煤 发 电厂 （ Ｃ 、利用聚 乙二 Ｐ）
醇 二 甲 醚 捕 获 的 整 体 煤 气 化 联 合 循 环 发 电厂 （Ｇ Ｃ）和利用 胺 （ 理吸 附剂 ）捕获 的天然气 ＩＣ 物 联 合循环 发 电厂 （ Ｃ ＮＧ Ｃ）（ ５ 。冷却依 然是 图 ）
４ ０亿 桶 （ １ 。 ｌ ） 这些数字与 目前的 １ ６ ８ ０亿桶 累 积 产量相 比，是相 当可观的 。
的水 。２０ ００年 ，美 国热力 发 也 水 量占其 所有淡
水开采量 的 ３ ％，大致等 同于灌溉农业 ｊ 水的开 ９ ｛ ｊ 采量 。Ｃ Ｓ对 水资源产 生 了｝ 在 挑战。碳储存 需 Ｃ 许
“ 储存” 之前可显著提高美国的石油产量。基于美
国 ６个主要 开采盆地应用提 高石油采 收率（ ＯＲ） Ｅ
技术 的相关 研究结果 ， 利川 目前 的 Ｅ Ｒ处 理 ， Ｏ 美 国可 获得近似 ４ ０亿桶 石油 。 ３ 利用更先进 的“ 下一 代” 二氧化 碳 Ｅ ＯＲ方法 ，在 工艺上可 重获额外 的
翻译 ：赵玉 军 ；校 对 ：孙 建 平
【 摘 要 】 人们建议，二氧化碳捕获与储存 （ Ｃ ）足一种能够 著减少由于持续化石燃料使用所产生的温室气体 ＣＳ
排放的手段 。对 于地质储存 言，从人规模点源 （ 例如发Ｉ Ｊ或Ｊ 他＿ 业源 ）捕获二氧化碳，再把捕获 Ｕ一 ｅ Ｔ
的 二 氧 化碳 输 送 到 注 入场 地 ， 并 注入 到 深 部 岩层 储 存 。这 将 面临 者 新 的用 水 挑战 ，例 如在 能源 开 发 利用 中 的 用 水 量 以及 水 利 用 的“ 获代 价” 捕 。在 特 定 深度 ，咸 水 在 地层 中运 移 ，而二 氧 化碳 注 入 可 导 致 储层 压
石 油 或 甚 至 是 核 燃 料 ） 的 数 加 仑 至 数 十 加 仑 ／ ＭＭＢ Ｕ，到更先进处理过程 的数百至数千加仑 ， Ｔ
部羽状 含水 二氧化 碳 的浓度将 增至 其溶度极 限，
但ｐ Ｈ值将 下 降，这 称之 为溶 解捕 集 ，代表矿 物． 捕集机 理 的临界前 兆 。超过 最 Ｋ的时 间范同 ，二 氧化 碳将 随碳 酸盐 矿 物一起 沉 淀 。Ｊ ｈ ｓｎ 利 其 ｏ ｎｏ 他学者 （ ０ ５ ２ ０ ）对 地层 或盖 层 中发生 的 ４种截 然
熬 煤层
总 煤 量 ３Ｇ 燃 容 一０Ｗ ３
圈 ２ 美 国 二 氧 化碳 储存 场 地 资源 ｆ 图 ４ 个 州 ） 如 ８
对于水力 发 电而 言水 是直接利 用的 ，且在热 力 发 电 的冷却 和 排 放清 洗 过 程 中将 使 用 大量 的 水 。最近 一项研究 发现 ，冷却塔 的用水 量 占不 同 化 石厂原始 耗水量 的 ８ —９ 其他 水利用 包括泥 ０９ ％。 浆 、淬火 、尘灰处理 、加湿器 、冷 凝器和 烟气脱 硫 （ ４。 图 ）
水利用 “ 获代价” 捕 的主要 调查结果 如下 ：二氧 化 碳捕获 增加 了评估 的所 有三 种技术 的平均原始耗 水量 ，但 对于 Ｉ Ｃ 实例而 言这种 耗水增量 是最 ＧＣ 低的 。由于为 了完成水 气交换反应 而在合成气 中 的额 外水 需求 以及增 大 的辅 助荷载 ，三 种 Ｉ Ｃ ＧＣ 实例 的平均 额定原始耗水 量近似增加 了 ３ ％。加 ７ 之二 氧化 碳捕 获，Ｐ 正常 的原水耗 水量增 加 了 Ｃ ９ ％，ＮＧＣ 增加 了 ８ ％。“ ５ Ｃ １ 经济胺 ” 过程 的大量
Ｗａｅ ａ ｌｎ ｅ ｒＧｅ ｌ ｇ ｃＣａｂ ｎ Ｃ ｐ ｕ ｅａ ｄ Ｓ ｑ ｅ ｔ ｔｏ ． ｎ ｉ ｎ ｎ ａ ａ ａ ｅ ｎ （ ０１ ｔｒ Ｃｈ ｌ ｇ ｓ ｏ ｏ ｏ ｉ ｒ ｏ ａ ｔｒ ｎ ｅ ｕ ｓｒ ｉｎ Ｅ ｖ ｒ ｍｅ ｔ ｌ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ２ ０） ４ ： ５ － ６ ｅ ｆ ａ ｏ Ｍ ５６ １６ １
理论 上是简 易的：从排放 源捕获 二氧化碳 ，例如 发 电厂或 其他工业 源 ：压缩 并输送至注入 场地 ；
随后注 入地下深层 储存 。据估计 ，Ｃ Ｓ通 常需要 Ｃ
油 与天然气采 收率 的补 充潜力 。在未 开采煤层 中
储存 二氧化碳 的 同时也存在 增强气体采 收率 的潜
力。把超 临界相 二氧化碳注入 至储层 的储存 深度 通 常超过 １ ０ ｍ，其范围通常在 ｌ ０ －，０ ｍ。 ，０ Ｏ ， ０５０ ０ ０ 通 过利 Ｊ 有效 二氧 化碳增强石 油采收率 ，在 永久 ｛ ｊ
不 同的沉淀 机理进 行 了描述 。令 人感兴趣 的是 ，
这些 学者 的研 究结 果表 明 ，盖层 中的矿物 沉淀 能
够 降低孔 隙度 和渗 透率 ，冈此 ，这就显 著提 高 了
盖层 的完整 性 ，并 改善 了不 混容 和溶解 捕集二 氧 化碳 的水动 力容积 。
美 国拥有 充足 的二氧 化碳 储存 资源 （ ３ 。 图 ） 通过 Ｅ ＯＲ或 提高 煤层 甲炕产 量 ， 以及在许 多现 有 石 油天 然气 田和 煤 层利 川 二 氧 化碳 一 高采 收 率 提 技术 ，是潜在 可行 的。在大 多数 区域都存在 咸 水
种羽流 ， 由于二氧 化碳 与地层 水之 间 的密 度差 ，
这种二氧 化碳 羽流 向上 部密封 单元 （ 盖层 ） 运移 。
二氧化碳 羽流 通过 物理捕 集 （ 构造 与地层捕 集 ）
作用 而受 到储存岩 层渗透 结 构 的限制 ，这 与在构
造捕集 中发现 的彳 油或天 然气 捕集 方式相 同 。在 二氧 化碳 置换孔 隙中 的地 层 流体 时 ，一些二 氧化 碳将 受到毛细 管力 的 限制 ， 称之 为残 留相 捕集 ； 这
１２ Ｏ
水 文地 质工程地 质技术方 法动 态
２ １ 年第 １ ０ １ － ２期
二氧化碳地质捕获与储存面临的水挑战
Ｒｏｉ ． ｗ ｒ 和 Ｓ ｕｌ．ｒ ｄ ｎ ｂｎＬ Ｎｅ ｍａ ｋ ￣ ｅ ＪＦｉ ｍａｎ等 ｅ
（ ｔ ｎ ｌ ｅ ｅ ｂｅＥ ｅｇ ａ ｏ ａｏｙ Ｍ Ｓ １ ， １ ｌ ｕｅ ａｄ Ｇｏｄ ｎ ＣＯ ０ ０ ， Ａ ； Ｎａｉ ａ ｎ ｗａ ｌ ｎ ｒｙＬ ｂ ｒｔｒ， ７ １ ＣｏｅＢｏ ｌｖ ｒ， ｌｅ ， ｏ Ｒ １ ６ ３ ７ ８ ４ ＵＳ １
述 。物理 与化 学综 合过 可 Ｊ 于捕 集二氧化 碳 ； ＿ ｆ ｊ
非预期 的二氧 化碳运 移风 险 随着时 间的延续 逐步
降低和永 久增 加 。最初 ，注入 的二 氧化碳将 形成
一
于 二氧化碳 源 ，这就把 二氧 化碳 的运输成 本 降至
最低 ； 在许 多主要 二氧 化碳源 （ 如燃煤 发 电厂 ） 例 所在 地或其 邻近 区域 存在许 多储存 机会 。
当不 混容二氧 化碳 羽流 与地 层水达 到平衡 时 ，内
发 电用水 ； 什么是二氧化碳捕获 与储 存 的代 价？
按照美 国国会关 水 和能源相互依赖 的 Ｄ ＯＥ 报告 中所述 ，水是 能源开发利川必不可少的要素 ，
因此 ，水对于 Ｃ Ｓ而言是 非常重要 的。燃料提取 Ｃ
和处理 的水利川强度范 围为 ， 从传 统燃料 （ 例如煤 、
碳 排 放而持 续使用化石燃 料 的手段 。这种技术在
也应避 免二氧 化碳 泄漏或成水 向淡水层 中运 移 。
二氧化碳捕获与储存
二 氧化碳 可 以储存 于多个地 质 目标 层中 。仅 对北 美洲 而言 ，咸水层 的最 大储存容 量就超过 了
２２ ０ 。 空油气 田也具 有利川二氧 化碳增 强石 ，０ Ｇｔ 采
主要 的用水 ， 其用 水量 占总水量的 ７ －９ １９ ％。有关
二氧化碳 储存需要高纯度 的二氧化碳 流， 目 前有 多种用 于捕 获与分离大 量二氧化 碳的途径 ： 燃烧后捕 获 、燃烧 前分离和氧 点火 。这 些捕获过 程 需要额 外 的化学 与物理过程用 水 。二氧化碳捕 获过程 也需要辅助 电源 ， 也称之 为“ 寄生” 载荷 ， 这
地 壳 能够 圈闭大量 二氧 化碳 。其他一些 学者
层 。 许多咸 水层 资源 处于主 要二氧 化碳源 邻近 区 域 。 目前 ，美 国和 联 邦政府 止往 试 完 善对 二 氧
化碳 储存 资源 的评 估。理论 上 ，储 存场地 戍邻 近
对在不 同时 间开展 的多种机 理 作进 行 了详 细描 ｒ
Ｌ ｗｒ ｎｃ ｖ ｒ ｒ ｔｏ ａ ａ ｏｒ ｔ ｒ ， ． Ｂｏｘ８ ８ ａ ｅ ｅＬｉｅ ｍｏ ｅＮａｉ ｎ ｌＬ ｂ ａ ｏ ｙ ＰＯ． ０ ，
７ ０ ａｔ ｅ ｕ ， ｖ ｒ ｒ， ０ ０Ｅ ｓ ｎ ｅ Ｌｉｅｍｏ ｅ ＣＡ ４ ５ ， Ａ ） Ａｖ ９ ５ ＵＳ １
影响 ，但全球 主要化石燃料 （ 尤其 是煤 ）储量 巨
大且成 本较低 ，在可预见 的未来足 以能确保其持
续能量 供应 的优 势。 世界 能源委 员会 ２ ０ ０ ７年 的能 源 调查 结果显示 ，到 ２ ０ 年末人们 已回收有约 ０５ ８０ ５ ０亿 吨的煤 ，以及 超过万 亿桶石油 。二氧化碳 捕 获与储存 （ Ｃ ）是一种 能在世 界范围 内限制 Ｃ Ｓ
பைடு நூலகம்
电厂选址而言 ，应逐步加 人这些 限制措施的力度 。 由＿ 同的能量转换过程具有不 同的水质要求 ，因 丁不
此 ，这些需求是复杂 的。
１４ ０
水文地 质工程地质技 术方 法动态
２ １ 年第 １２期 ０１ －
◆５ １０ ２一 ０ １０
● １０． ００ ０ １． ０ － ４
篓誓 层 查
例 如利 Ｈ 蒸汽 提 高 油 采收率 以及氢 或生物 柴 油 ｛
产品 （ 包括灌溉 ） 。但发 电所需川水量 人火取决 于 采 用的技 术 （ 例如 ，从数十至数万加仑／ ＭＷｈ ） ｅ， 实 际耗水量通常为数十至数 百加仑／ ＭＷｈ 。 ｅ 新冷却 技术 （ 例如干冷 ）可 降低 总Ｊ 水鼙 。然而 ，一些新 ｛ ｛ 技术常涉及最高 的耗水量 （ 接近或超过 １０ ０加仑 ０ ／ ＭＷｈ ） ｅ ，例如利 用冷却塔 的太刚能和地热技术 。 计划 的能量需求和水 限制建议 ， 于能源开发与 发 对
【 关键词 】 二氧化碳捕获与储存 地下水资源
序 言
尽管化 石燃 料持 续 利ｊ 能对环 境造 成 负面 ｛ ｉ
要高纯度 的二氧化 碳流 ，且在 目前有效捕获 与压
缩 作业领 域存在 增加水利刚 的“ 获代价” 捕 。把 二 氧 化碳注 入到地 下岩层 以置换地层 流体 ，咸水运 移和储 层压 力增大是需要潸在 关注 的问题 。同时
完 成碳减 排的 １％一５ ％，以避免危险 的气 候变 ５ ５
化 ，而 且，利用 Ｃ Ｓ实现减排 目标的所 需成本 ， Ｃ 将低 于未 开展 Ｃ Ｓ的成本 。因此 ，Ｃ Ｓ似 乎是 Ｃ Ｃ
过渡 至碳－艮 能量系统 的主 要过渡技术 。 １制 ； 水 是能源 开发利用 的主要要素之一 。在能源 燃 料提 取 、处置、储存和 运输过程 中将 使ｊ 大量 ｛ ｛
力增大 ，且二氧 化碳 泄漏对储层 具有潜在影响 。在潜在影响的范围内，从捕 获增大需水量到泄漏或咸水
运 移造 成 地 下水 污 染 。 了解 这 些 潜在 影 响及 其发 生条 件 ， 以狄 得适 当 监 测与 控制 措 施 的 设计 与执行 方案 ，
这 对于确保环境安全和统计 口的而 言足十分重要的。二氧化碳捕获与储存也可带来潜在利益，例如水处
２ １ 年 第 １２期 ０１ －
Ｙ氧 化碳 地质 捕获 与储存 面临 的水挑 战 －
１３ ０
探 明储 量 ２ ０Ｌ ２￣ 桶
图 ｌ 美 国 ６个 盆 地 的 石 油储 量 评 估 ：在 永 久 储 存 二 氧化 碳 之 前 ，这 些 盆 地 具有 采 用 二 氧化 碳 Ｅ ＯＲ技 术显 著 提 高 产 量 的 潜 力
国能源 部最近 开展 了一些有关 不同化石燃料 发电
厂在额 定 ９ ％碳捕获速 率下 的相应用 水研 究 ，包 ０ 括利用 胺捕 获的粉煤 发 电厂 （ Ｃ 、利用聚 乙二 Ｐ）
醇 二 甲 醚 捕 获 的 整 体 煤 气 化 联 合 循 环 发 电厂 （Ｇ Ｃ）和利用 胺 （ 理吸 附剂 ）捕获 的天然气 ＩＣ 物 联 合循环 发 电厂 （ Ｃ ＮＧ Ｃ）（ ５ 。冷却依 然是 图 ）
４ ０亿 桶 （ １ 。 ｌ ） 这些数字与 目前的 １ ６ ８ ０亿桶 累 积 产量相 比，是相 当可观的 。
的水 。２０ ００年 ，美 国热力 发 也 水 量占其 所有淡
水开采量 的 ３ ％，大致等 同于灌溉农业 ｊ 水的开 ９ ｛ ｊ 采量 。Ｃ Ｓ对 水资源产 生 了｝ 在 挑战。碳储存 需 Ｃ 许
“ 储存” 之前可显著提高美国的石油产量。基于美
国 ６个主要 开采盆地应用提 高石油采 收率（ ＯＲ） Ｅ
技术 的相关 研究结果 ， 利川 目前 的 Ｅ Ｒ处 理 ， Ｏ 美 国可 获得近似 ４ ０亿桶 石油 。 ３ 利用更先进 的“ 下一 代” 二氧化 碳 Ｅ ＯＲ方法 ，在 工艺上可 重获额外 的
翻译 ：赵玉 军 ；校 对 ：孙 建 平
【 摘 要 】 人们建议，二氧化碳捕获与储存 （ Ｃ ）足一种能够 著减少由于持续化石燃料使用所产生的温室气体 ＣＳ
排放的手段 。对 于地质储存 言，从人规模点源 （ 例如发Ｉ Ｊ或Ｊ 他＿ 业源 ）捕获二氧化碳，再把捕获 Ｕ一 ｅ Ｔ
的 二 氧 化碳 输 送 到 注 入场 地 ， 并 注入 到 深 部 岩层 储 存 。这 将 面临 者 新 的用 水 挑战 ，例 如在 能源 开 发 利用 中 的 用 水 量 以及 水 利 用 的“ 获代 价” 捕 。在 特 定 深度 ，咸 水 在 地层 中运 移 ，而二 氧 化碳 注 入 可 导 致 储层 压
石 油 或 甚 至 是 核 燃 料 ） 的 数 加 仑 至 数 十 加 仑 ／ ＭＭＢ Ｕ，到更先进处理过程 的数百至数千加仑 ， Ｔ
部羽状 含水 二氧化 碳 的浓度将 增至 其溶度极 限，
但ｐ Ｈ值将 下 降，这 称之 为溶 解捕 集 ，代表矿 物． 捕集机 理 的临界前 兆 。超过 最 Ｋ的时 间范同 ，二 氧化 碳将 随碳 酸盐 矿 物一起 沉 淀 。Ｊ ｈ ｓｎ 利 其 ｏ ｎｏ 他学者 （ ０ ５ ２ ０ ）对 地层 或盖 层 中发生 的 ４种截 然
熬 煤层
总 煤 量 ３Ｇ 燃 容 一０Ｗ ３
圈 ２ 美 国 二 氧 化碳 储存 场 地 资源 ｆ 图 ４ 个 州 ） 如 ８
对于水力 发 电而 言水 是直接利 用的 ，且在热 力 发 电 的冷却 和 排 放清 洗 过 程 中将 使 用 大量 的 水 。最近 一项研究 发现 ，冷却塔 的用水 量 占不 同 化 石厂原始 耗水量 的 ８ —９ 其他 水利用 包括泥 ０９ ％。 浆 、淬火 、尘灰处理 、加湿器 、冷 凝器和 烟气脱 硫 （ ４。 图 ）
水利用 “ 获代价” 捕 的主要 调查结果 如下 ：二氧 化 碳捕获 增加 了评估 的所 有三 种技术 的平均原始耗 水量 ，但 对于 Ｉ Ｃ 实例而 言这种 耗水增量 是最 ＧＣ 低的 。由于为 了完成水 气交换反应 而在合成气 中 的额 外水 需求 以及增 大 的辅 助荷载 ，三 种 Ｉ Ｃ ＧＣ 实例 的平均 额定原始耗水 量近似增加 了 ３ ％。加 ７ 之二 氧化 碳捕 获，Ｐ 正常 的原水耗 水量增 加 了 Ｃ ９ ％，ＮＧＣ 增加 了 ８ ％。“ ５ Ｃ １ 经济胺 ” 过程 的大量
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理论 上是简 易的：从排放 源捕获 二氧化碳 ，例如 发 电厂或 其他工业 源 ：压缩 并输送至注入 场地 ；
随后注 入地下深层 储存 。据估计 ，Ｃ Ｓ通 常需要 Ｃ
油 与天然气采 收率 的补 充潜力 。在未 开采煤层 中
储存 二氧化碳 的 同时也存在 增强气体采 收率 的潜
力。把超 临界相 二氧化碳注入 至储层 的储存 深度 通 常超过 １ ０ ｍ，其范围通常在 ｌ ０ －，０ ｍ。 ，０ Ｏ ， ０５０ ０ ０ 通 过利 Ｊ 有效 二氧 化碳增强石 油采收率 ，在 永久 ｛ ｊ
不 同的沉淀 机理进 行 了描述 。令 人感兴趣 的是 ，
这些 学者 的研 究结 果表 明 ，盖层 中的矿物 沉淀 能
够 降低孔 隙度 和渗 透率 ，冈此 ，这就显 著提 高 了
盖层 的完整 性 ，并 改善 了不 混容 和溶解 捕集二 氧 化碳 的水动 力容积 。
美 国拥有 充足 的二氧 化碳 储存 资源 （ ３ 。 图 ） 通过 Ｅ ＯＲ或 提高 煤层 甲炕产 量 ， 以及在许 多现 有 石 油天 然气 田和 煤 层利 川 二 氧 化碳 一 高采 收 率 提 技术 ，是潜在 可行 的。在大 多数 区域都存在 咸 水
种羽流 ， 由于二氧 化碳 与地层 水之 间 的密 度差 ，
这种二氧 化碳 羽流 向上 部密封 单元 （ 盖层 ） 运移 。
二氧化碳 羽流 通过 物理捕 集 （ 构造 与地层捕 集 ）
作用 而受 到储存岩 层渗透 结 构 的限制 ，这 与在构
造捕集 中发现 的彳 油或天 然气 捕集 方式相 同 。在 二氧 化碳 置换孔 隙中 的地 层 流体 时 ，一些二 氧化 碳将 受到毛细 管力 的 限制 ， 称之 为残 留相 捕集 ； 这
１２ Ｏ
水 文地 质工程地 质技术方 法动 态
２ １ 年第 １ ０ １ － ２期
二氧化碳地质捕获与储存面临的水挑战
Ｒｏｉ ． ｗ ｒ 和 Ｓ ｕｌ．ｒ ｄ ｎ ｂｎＬ Ｎｅ ｍａ ｋ ￣ ｅ ＪＦｉ ｍａｎ等 ｅ
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述 。物理 与化 学综 合过 可 Ｊ 于捕 集二氧化 碳 ； ＿ ｆ ｊ
非预期 的二氧 化碳运 移风 险 随着时 间的延续 逐步
降低和永 久增 加 。最初 ，注入 的二 氧化碳将 形成
一
于 二氧化碳 源 ，这就把 二氧 化碳 的运输成 本 降至
最低 ； 在许 多主要 二氧 化碳源 （ 如燃煤 发 电厂 ） 例 所在 地或其 邻近 区域 存在许 多储存 机会 。
当不 混容二氧 化碳 羽流 与地 层水达 到平衡 时 ，内
发 电用水 ； 什么是二氧化碳捕获 与储 存 的代 价？
按照美 国国会关 水 和能源相互依赖 的 Ｄ ＯＥ 报告 中所述 ，水是 能源开发利川必不可少的要素 ，
因此 ，水对于 Ｃ Ｓ而言是 非常重要 的。燃料提取 Ｃ
和处理 的水利川强度范 围为 ， 从传 统燃料 （ 例如煤 、
碳 排 放而持 续使用化石燃 料 的手段 。这种技术在
也应避 免二氧 化碳 泄漏或成水 向淡水层 中运 移 。
二氧化碳捕获与储存
二 氧化碳 可 以储存 于多个地 质 目标 层中 。仅 对北 美洲 而言 ，咸水层 的最 大储存容 量就超过 了
２２ ０ 。 空油气 田也具 有利川二氧 化碳增 强石 ，０ Ｇｔ 采
主要 的用水 ， 其用 水量 占总水量的 ７ －９ １９ ％。有关
二氧化碳 储存需要高纯度 的二氧化碳 流， 目 前有 多种用 于捕 获与分离大 量二氧化 碳的途径 ： 燃烧后捕 获 、燃烧 前分离和氧 点火 。这 些捕获过 程 需要额 外 的化学 与物理过程用 水 。二氧化碳捕 获过程 也需要辅助 电源 ， 也称之 为“ 寄生” 载荷 ， 这
地 壳 能够 圈闭大量 二氧 化碳 。其他一些 学者
层 。 许多咸 水层 资源 处于主 要二氧 化碳源 邻近 区 域 。 目前 ，美 国和 联 邦政府 止往 试 完 善对 二 氧
化碳 储存 资源 的评 估。理论 上 ，储 存场地 戍邻 近
对在不 同时 间开展 的多种机 理 作进 行 了详 细描 ｒ
Ｌ ｗｒ ｎｃ ｖ ｒ ｒ ｔｏ ａ ａ ｏｒ ｔ ｒ ， ． Ｂｏｘ８ ８ ａ ｅ ｅＬｉｅ ｍｏ ｅＮａｉ ｎ ｌＬ ｂ ａ ｏ ｙ ＰＯ． ０ ，
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影响 ，但全球 主要化石燃料 （ 尤其 是煤 ）储量 巨
大且成 本较低 ，在可预见 的未来足 以能确保其持
续能量 供应 的优 势。 世界 能源委 员会 ２ ０ ０ ７年 的能 源 调查 结果显示 ，到 ２ ０ 年末人们 已回收有约 ０５ ８０ ５ ０亿 吨的煤 ，以及 超过万 亿桶石油 。二氧化碳 捕 获与储存 （ Ｃ ）是一种 能在世 界范围 内限制 Ｃ Ｓ
பைடு நூலகம்
电厂选址而言 ，应逐步加 人这些 限制措施的力度 。 由＿ 同的能量转换过程具有不 同的水质要求 ，因 丁不
此 ，这些需求是复杂 的。
１４ ０
水文地 质工程地质技 术方 法动态
２ １ 年第 １２期 ０１ －
◆５ １０ ２一 ０ １０
● １０． ００ ０ １． ０ － ４
篓誓 层 查
例 如利 Ｈ 蒸汽 提 高 油 采收率 以及氢 或生物 柴 油 ｛
产品 （ 包括灌溉 ） 。但发 电所需川水量 人火取决 于 采 用的技 术 （ 例如 ，从数十至数万加仑／ ＭＷｈ ） ｅ， 实 际耗水量通常为数十至数 百加仑／ ＭＷｈ 。 ｅ 新冷却 技术 （ 例如干冷 ）可 降低 总Ｊ 水鼙 。然而 ，一些新 ｛ ｛ 技术常涉及最高 的耗水量 （ 接近或超过 １０ ０加仑 ０ ／ ＭＷｈ ） ｅ ，例如利 用冷却塔 的太刚能和地热技术 。 计划 的能量需求和水 限制建议 ， 于能源开发与 发 对