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专刊：二氧化碳封存  专题简介：二氧化碳封存技术 COLIN SAYERS, 美国休斯敦 TOM WILSON, 西弗吉尼亚大学 碳捕集与封存（CCS ）技术于18 年前在阿 和有效利用碳捕集与封存（CCS ）技术的关键 姆斯特丹举行的第一届国际碳会议上被正式推 所在。为了确认储层的完整性并实现 99%的永 上国际舞台。碳捕集与封存（CCS ）技术的第 久性储存，还需要开展大量的工作。这些目标 一次商业应用是1996 年由原挪威国家石油公司 又向地球物理学领域提出了挑战，地球物理学 （Statoil ）在北海挪威地区Sleipner 气田开展的。 家们在过去 100 年常常遇到这些挑战。地球物 只有在保证二氧化碳永久性地下储存的条件 理学成像和处理能力在过去20 年中得到了极大 下，二氧化碳封存技术才能得到广泛应用。目 的提升。分辨率的提高可以更好地跟踪和计算 前对于永久性地下储存的定义是，注入地下的 所注入的二氧化碳，从而有助于提升对复杂的 99%的二氧化碳在 100 年后仍能保持安全封存 储层系统的理解能力，增强对这些系统中流体 （详见美国能源部发布的“2007 年碳封存技术 的模拟能力，并加强对日益有限的储量的开采 路线和项目计划 ” 能力。碳捕集与封存（CCS ）技术的创新，也 /technologies/carbon_seq/refshelf/project%20portf 将在油气田开发中为提高石油、天然气和煤层 olio/2007/2007Roadmap.pdf ）。当然，如果缺乏 气采收率带来增值效益，从而极大地推动化石 可靠、精准的泄露监测、羽流探测和监视、以 燃料的供应，并降低对石油进口的依赖。 及体积计算等技术，二氧化碳的永久性地下储 存无法得到保证。 在本专刊的第一份报告中，Lumley 综述了 四维地震测量在监测二氧化碳封存方面的潜 二氧化碳监测和检验技术的成功实施是一 力，并讨论了纯二氧化碳、二氧化碳液体混合 项跨学科的工作，“二氧化碳封存地球物理学” 物、以及饱含二氧化碳与自然流体混合物的岩 是2009 年8 月在加拿大班夫（Banff ）举行的美 石的地震属性。报告中提出了诸多挑战，为了 国勘探地球物理学会(SEG) 2009 年夏季研究专 克服这些局限性，作者强调了为达到较好的效 题讨论会的主题(详见 Lumley 等人在本期《勘 果，需要结合地震数据和其它地球物理学数据， 探前沿》中发表的有关本次研讨会的报告) 。通 如电磁数据、重力数据、以及干涉雷达测量 过监测和检验技术与计算机模拟技术的结合， （INSAR ）数据等。 可以对以下方面进行初步预测：二氧化碳流在 Vanorio 等人检验了地球物理学在测绘二 经过储层时的形状和进度，二氧化碳与储层内 氧化碳分布中的岩石物理学基础，并提出了在 流体的相互作用，以及在按计划注入二氧化碳 期间产生的岩土力学变形等。耦合流动和岩土 次临界条件下H2O-CO2 溶液的声学属性方面的 试验性结论，同时也提出了在注入富含二氧化 力学模拟也能帮助作业者设计注入参数，以便 碳水的岩石样品中所观测到的速度变化。饱和 管理储层压力，并降低原始储层封闭层内张开 岩石的观察结果显示，二氧化碳-水-岩石系统的 裂缝的风险。在确保长期永久性地下储存和长 地震响应远不是一个纯流体置换问题。这一观 期注入程序管理方面，构成一个持续更新的反 察结果还显示了，变化的幅度和位置取决于具 馈环路的主要因素包括：储层深度的地球物理