CO2地质封存.doc

华中科技大学研究生课程考试答题纸 课程名称： 碳捕集、利用与封存 课程类别 □公共课□专业课 考核形式 □开卷□闭卷 学生类别 □硕士生□博士生 考试日期 2015.12.24 学生所在院系 能源学院 学号 姓名 任课教师 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分 题号 答 题 部 分 得分 论文 要求 撰写碳捕集、利用与封存相关论文，不低于5000字；至少10篇近三年外文文献； CO2的地质封存 摘要：对CO2的三类封存技术（地质封存、海洋封存、将CO2固化成无机碳酸盐）进行了简要的概述。重点论述了三种类型的可用于CO2的地质封存的地质构造（深部盐水层构造（DSR）、石油和天然气储层用于提高采收率（EOR）和不可开采的煤层用于提高煤层气的采收率（ECBM））和封存原理。初步讨论了目前公认的适于封存CO2的不同地质媒质（深部咸水层、废弃油气藏和不可开采的煤层）的关键特征。文章最后指出我国建立CO2地质储存标准所面临的挑战，并对未来工作给出了政策建议。 前言 在全球气候变化的大背景下，CO2减排是当今国际社会已经达成共识并为之一直努力的行动目标。 根据2005年2月16日正式生效的《京都议定书》规定，2010年所有发达国家二氧化碳等6种温室气体的排放量要比1990年减少5.2%。其中，欧盟率先提出到2020年温室气体排放比1990年减少20%的目标[12]。碳捕集及封存技术（Carbon CaptureStorage，CCS）是在不降低当前化石燃料使用量的情况下，减少排入大气的 CO2气体量的手段，也是世界各国普遍关注的减缓温室气体排放的重要技术之一。 我国目前的CO2排放量位居全球第二，仅次于美国，而且短时间之内很难改变目前存在的能源消费方式。因此，随着我国现代化建设的推进，在经济快速增长的同时CO2排放量势必将持续增加。面临巨大的CO2减排压力，开展CCS相关技术研发是我国应对气候变化的必然选择，也是我国发展的一项重要战略。 CO2封存技术分类 CO2封存技术可以分为3类：地质封存（封存在地质构造中，例如废弃的石油田和天然气田，不可开采的煤田以及高盐含水层构造），海洋封存（直接释放到海洋水体中或海底）以及将CO2固化成无机碳酸盐。其中，地质封存技术最为成熟。 地质封存：在地质构造中封存CO2所使用的技术。已经由传统石油天然气开发商开发出来，并且已经被证实在特定条件下是经济可行的［13］。但将CO2封存于煤层中，其技术可行性伤未经证实。 海洋封存：该种封存方式可以经固定管道或移动船只将CO2注入到水体/海底中（1000m以下最为理想）。但海洋封存的有效性及其对海底生态环境的影响尚处于研究阶段。 将CO2固化成无机碳酸盐：CO2可以与金属氧化物反应并产生稳定的碳酸盐。金属氧化物富含于硅酸盐矿石中，还可以从废弃物流中少量获取。这项技术目前也还处于研究阶段。 CO2的地质封存类型及原理 地质学家列出了三种类型的可用于CO2的地质封存的地质构造：深部盐水层构造（DSR）、石油和天然气储层用于提高采收率（EOR）和不可开采的煤层用于提高煤层气的采收率（ECBM）。 深部盐水层构造（Deep Saline Reservoir，DSR）将CO2压缩液注入地下的深部盐水层中，CO2应被注入并封存在800m深度以下，此时CO2通常处于超临界（super-critical）的状态。在这种条件下，CO2的密度是水密度的50%~80%，并产生驱使CO2向上的浮力。同时必须选择具有良好封闭性能的盖层也十分重要，这样才能确保把CO2限制在地下。CO2在深部盐水层中埋存的主要机理有四个：结构或地质封存、孔隙封存、溶解封存以及矿化封存。结构或地层封存主要是指上部的盖层或储层中的泥浆挡住了CO2上浮的通道，阻止CO2逃逸；孔隙封存主要是指CO2通过部分置换已经存在的流体来挤占并充满岩石中的孔隙，毛管力提供的俘获作用可将CO2留在储层构造的孔隙中；溶解封存主要是指CO2可溶于水；矿化封存主要是指CO2与岩石中的矿物质及部分例子反应，经过数百万年，部分注入的CO2将转化为坚固的碳酸盐矿物质。 石油和天然气储层用于提高采收率（EOREGR）在石油和天然气储层中，用注入的CO2置换现场流体可为封存CO2提供大部分孔隙容积。提高采收率（EOR）方法的发展同原油驱替流体的开发密切相关［11］。CO2驱油可分为非混相驱和混相驱两种驱动类型。CO2非混相驱的主要驱油机理是降低原油粘度，使原油体积膨胀，减小界面张力等。当地层及流体的性质不适合采用非混相驱时，应用CO2非混相驱能够大大提高驱油效率，从而达到提高采收率的目的。适合CO2