国际典型二氧化碳地质封存及其环境监测

CCS(CO2捕获和封存)技术在中国受到了越来越广泛的关注和重视.中国政府和许多企业都认为CCUS(CO2捕捉、利用和封存)将在中国中长期CO2减排战略中发挥重要作用.地质封存是CCS技术上最具挑战性的一个环节,也是环境风险和环境影响最大的环节.当前国际上CO2地质封存项目发展很快,但中国在CO2地质封存尤其是环境监测领域仍处在初步阶段,积极借鉴国际典型项目的经验和教训,无疑对中国CO2地质封存的发展具有重要意义.     

不同类型二氧化碳地质封存项目的环境监测问题与监测范围

针对CO_2地质封存的环境监测范围与泄露风险评价的目标,提出根据不同的CO_2地质封存项目类型和地质构造特征,需要采用不同的环境监测范围与关键监测数据。环境监测方法需要结合地质封存项目的可测量、可报告、可核查技术体系与监测数据,评价CO_2的实际封存量、泄漏量及环境风险。     

CO_2地质封存项目环境监测评估体系初步研究

作为中国第一个较大规模的CO_2咸水层封存项目,中国神华煤制油深部咸水层二氧化碳地质封存示范项目(以下简称"神华CO_2封存项目")的封存安全性是评价该项目成功与否的重要标志。为了解释封存项目的安全性,该项目采用了包括Vertical Seismic Profile(VSP)地震监测等地下、地表与地上空间内的各种监测手段。但目前得到的监测数据零乱分散,缺乏系统科学的归纳与解释。基于该项目采用的监测手段,开发了包括地下、地表与地上空间的多维度CO_2地质封存过程中的环境监测评估体系。采用该体系对某时典型监测数据进行评估的结果表明,该封存项目属于非常安全的状态,没有发现CO_2泄漏风险。     

利用高通量测序对封存CO2泄漏情景下土壤细菌的研究

全球CO2浓度不断升高的背景下,地质封存CO2为控制大气CO2浓度上升提供了全新的思路,但封存CO2潜在的泄漏风险也对生态系统产生重大威胁.土壤微生物与土壤健康密切联系.鉴于目前地质封存CO2泄漏对土壤微生物影响的研究鲜有报道,本研究通过模拟地质封存CO2泄漏情景,利用Miseq平台Illumina第二代高通量测序土壤细菌16S rRNA基因,结合相关生物信息学分析,初步探讨了封存CO2泄漏情景下农田土壤细菌群落丰富度、多样性和群落结构的变化.试验共获得15个土壤样本的43 017个OTU共486 645条读数,生物学分析结果表明,封存CO2泄漏通量和时间不同的情景下,农田土壤细菌丰富度和细菌群落多样性的变化存在差异,初步推测CO2泄漏量增大和泄漏时间持续更长的情景下,土壤细菌丰富度和多样性下降幅度较大,土壤细菌群落中优势菌群向若干细菌集中,其中土壤酸杆菌门细菌相对增多可能作为地质封存CO2泄漏对土壤生态系统影响的生物监测指标.     

咸水层中二氧化碳地质封存有效系数的探究——以江汉盆地为例

二氧化碳(CO2)地质封存技术经过近年来的发展,在理论和实际应用方面已越来越成熟,许多试点工程也已经启动,因此根据不同地区的封存条件,计算出相对精确的有效封存量是非常有必要的。目前计算有效封存量时使用的CO2地质封存有效系数E仅反映了CO2占据整个孔隙体积的比例,还有很多敏感性因子尚未考虑,严重影响了CO2有效封存量的计算精度。依托江汉盆地的基础地质资料,通过建立二维储盖层模型,并设置不同的边界条件、注入模式和盐度等影响因子来进行CO2灌注的数值模拟研究,并通过模拟得出的数据,建立起一套不同敏感性因子对于CO2地质封存有效系数的影响模型。     

中国神华煤制油深部咸水层CO_2地质封存示范项目监测技术分析

中国神华煤制油深部咸水层CO_2地质封存示范项目(以下简称"神华CO_2封存项目")是国内首个以封存为目的的CO_2咸水层封存示范工程。CO_2封存监测是保证该工程顺利进行,确保后续无CO_2泄漏的重要举措。通过长期的监测,从地下CO_2运移和潜在泄漏风险的角度,开展了全面监测工作,形成了完善的监测体系。其中,浅层地下水监测是国际上监测CO_2泄漏的重要手段,也是封存区周边居民最为关心的问题。通过对封存区周围地下水长期的监测,未发现CO_2泄漏的存在,初步证实了封存的安全性。同时环境保护部2016年发布了《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南(试行)》,为后续监测提供了重要依据。     

盖层不确定性对CO2地质封存安全性的影响

通过建立江汉盆地新沟油田新沟嘴组储盖层的二维模型,对新沟油田进行了CO2地质封存数值模拟,研究了盖层厚度减薄、盖层不均一、盖层不连续等盖层不确定性对注入的CO2在储盖层中运移分布和溶解扩散的影响,并计算了不同情况下CO2的逃逸率。结果表明:盖层厚度减薄和盖层不连续对CO2地质封存的安全性影响较大,而盖层不均一对其影响相对较小。     

温室气体CO2的减排技术研究

概述了当前分离捕集新工艺（电化学法、离子液体法和化学循环燃烧法等）的发展及不足。介绍了减排技术领域（新能源和可再生能源的开发利用、提高能源效率与节能）、碳封存领域（海洋封存、地质封存）的现状及发展前景，并分析了碳封存的经济性成本，同时提出了CO2封存的备选方法，指出了生物固定技术是最经济、最有效、最具潜力的CO2封存技术。     

煤矿废弃矿井采空区封存CO_2的机理分析和能力评价

CO2大量排放引发的全球"温室效应"正在受到密切关注,如何处理化石燃料燃烧排放的CO2成为重大课题。通过对现行CO2地质封存技术的分析,提出了利用煤矿废弃矿井采空区作为CO2储层的新观点。对煤矿废弃矿井采空区封存CO2的机理和可行性进行了分析和探讨,评估其风险,并提出了初步的应对措施。通过建立数学模型推导出CO2封存量的计算方法。研究认为,煤矿废弃矿井采空区封存CO2具有一定的可行性且应用前景广阔。     

CO2捕集与封存研究进展及其在我国的发展前景

碳捕集与封存(CCS)技术已被广泛地认为是一种潜力巨大、可供选择的CO2减排手段。据预测,其减排贡献将从2020年占总减排量的3%上升至2030年的10%,并在2050年将达到20%左右,成为CO2减排份额最大的单项技术。本文介绍了CCS的主要技术环节(捕集、运输、封存)、封存地类型和目前国际上开展的主要CCS示范项目及发展趋势。同时特别探讨了海底封存CO2的可行性、封存潜力以及我国在海底封存CO2方面的研究进展和发展前景。     

山西省二氧化碳捕集利用及封存(CCUS)技术应用选址初探

二氧化碳捕集、利用及封存(CCUS)技术广泛应用于温室气体CO_2规模减排,目前国内外已开展大量CCUS技术示范项目,其现有地质封存选址标准存在不统一和量化度不高等问题,这对于大规模推广CCUS项目产生不利影响。山西省拥有丰富的煤炭及煤层气资源,是适宜开展CO_2地质封存及驱替煤层气(CO_2-ECBM)技术的主要区域,本文主旨为山西省开展CO_2地质封存选址及建立CO_2地质封存标准及政策提供基础依据。     

浅议C02地质封存的潜在风险

随着气候的不断变暖,全球开始寻找减缓气候变暖的技术及措施,在所有减排技术中,CCS技术贡献达20％以上。CCS技术虽是有效减排CO2和提高石油、天然气等能源采收率的技术手段,但目前该技术尚处于发展阶段,还存在一些潜在的风险问题,捕集、运输、封存三个环节都存在CO2泄露的风险,泄露将污染地下水、影响动植物甚至人类,还有可能诱发地震等。主要研究了CCS技术的地质封存环节C02泄露存在的潜在风险,分析了地质封存的CO2泄漏的方式及危害,并提出了可采取的应对措施。     

环境科学基础理论 环境气象学

X16200603221温室气体CO2的减排技术研究/王晓刚(湖南大学环境科学与工程学院)…∥能源环境保护/煤科总院杭州环保所.-2006,20(2).-1~5,24环图X-134概述了当前分离捕集新工艺(电化学法、离子液体法和化学循环燃烧法等)的发展及不足,介绍了减排技术领域(新能源和可再生能源的开发利用、提高能源效率与节能)、碳封存领域(海洋封存、地质封存)的现状及发展前景,并分析了碳封存的经济性成本,同时提出了CO2封存的备选方法,指出了生物固定技术是最经济、最有效、最具潜力的CO2封存技术。参18X16200603222关于1999年夏季关东地区SPM低浓度现象…     

二氧化碳捕集和埋存可靠性模拟与评价

目前在二氧化碳(CO2)的捕集和埋存(CCS)技术中,国内外主要研究的埋存方法有地质埋存、海洋埋存和矿化埋存等,其中地质埋存又可细分为油气藏封存、盐水封存和煤层封存。本文主要对国内外CCS技术的发展和现有成果做一简单总结,并着重对煤层封存技术中相关力学公式进行了推导,以及盖层完整性对埋存力学性质的影响做一研究,从而对煤层封存中地质埋存环境可靠性进行模拟和评价,为地质埋存环境的选择提出可靠性的建议。     

泄漏情景下碳封存项目的风险强度评估方法初探

应对全球气候变化是21世纪人类社会面临的最复杂挑战之一,而规模化实施二氧化碳捕获、利用与封存(CCUS,carbon capture,utilization and storage)技术能够直接、有效地实现碳减排。二氧化碳地质封存项目的环境影响评价工作中需着重考虑的一项风险评估情景是封存于地下的CO_2发生泄漏。但是我国现有的评价CO_2泄漏量和风险强度的方法仅用来界定环境风险的可能性和泄漏事故对环境风险受体的影响程度,未给出二氧化碳泄漏量的核算方法,无法指导对泄漏引发的环境风险进行定量预测和评价,进而影响项目的决策和管理。通过总结归纳国内外二氧化碳地质封存项目环境风险源强的研究成果,识别影响二氧化碳地质封存项目环境风险源强的关键因子,给出了二氧化碳地质封存项目环境风险强度的计算方法。为修订和完善《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南(试行)》,引导中国CCUS的健康发展提供技术支撑。     

黏土矿物组合类型对盖层封闭性的影响

在CO2地质封存中,封存的安全性备受关注。本文根据我国主要含油气盆地盖层中黏土矿物的组合特征,总结了5种常见的盖层黏土矿物组合类型,并以鄂尔多斯盆地为例,运用Toughreact软件建立了一维储盖层模型,研究了不同黏土矿物组合类型对盖层的溶蚀与自封闭效应的影响。结果表明:黏土矿物组合类型不同,引起的CO2-水-岩石的地球化学反应不同,导致盖层渗透率发生不同程度的变化,从而影响盖层的封闭性;ISCK、ISK组合以自溶蚀作用为主,尤其是ISCK组合自溶蚀效应最严重,不利于CO2的地质封存;ISC、IKC、IC组合以自封闭作用为主,其中IC组合渗透率最大减小14%,对盖层的封闭性有积极的意义。在此基础上,对我国南方5个盆地盖层的封闭性进行了初步评价,以期为我国盆地CO2地质封存的适宜性评价提供参考。     

我国开展CO_2海底封存的利弊分析和对策建议

CO2减排已成为当今国际社会的共识和一致努力的行动目标,CO2海底封存则是实现CO2减排的重要途径之一。由于CO2海底封存对海洋领域节能减排的潜在贡献巨大、海底封存的优点诸多,且具有良好的发展前景,因此备受发达国家的重视和发展中国家的关注。本文简要介绍了CO2海底封存的发展现状,主要分析了在中国开展CO2海底封存的有利因素及存在的潜在弊端,分析结论为利大于弊;探讨了现今CO2海底封存存在的主要应用瓶颈,并提出了相应的对策建议。     

地质封存中CO_2水溶液密度研究进展

CO2地下盐水层封存是减排CO2、缓解气候变化的可行方案之一。CO2盐水溶液密度影响CO2在储层中的扩散和运移,从而影响封存的安全性;因此,对于CO2盐水层封存十分重要。文章从实验测量和数学模型两个角度总结了对CO2水溶液密度的研究进展,认为现有实验数据的工况范围能够覆盖封存条件范围,但在数量和准确性方面都无法满足CO2地下盐水层封存需要。现有溶液密度模型大多数是经验公式,适用范围较窄、预测精度不高。理论模型正处于研究阶段,基于SAFT状态方程的理论模型是目前的研究热点。因此,需要系统研究封存条件下的CO2水溶液密度与温度、压力、CO2质量分数、盐度等因素之间的关系,建立适用范围广、预测精度高的理论模型,为CO2地下盐水层封存提供必要的支持。     

南方地区沉积盆地CO_2地质储存潜力与适宜性评价方法研究

南方地区沉积盆地个数多达140有余,之前仅有少数盆地进行了CO2地质储存潜力与适宜性评价。本文在综合国内外CO2地质储存潜力与适宜性评价方法及南方地区沉积盆地具体的地质特点的基础上,通过对《全国CO2地质储存潜力评价与示范工程实施技术要求》评价指标体系进行优化和改进,建立了7个指标层、20个指标和5个指标划分等级的CO2地质储存潜力评价指标体系,对南方地区沉积盆地进行了D级CO2地质储存潜力与适宜性评价。结果表明:南方地区各储存介质(深部咸水含水层、油气田、煤层)的CO2地质储存潜力值合计为165.15×108 t,其中深部咸水含水层是南方地区沉积盆地最主要的CO2地质储存场所;楚雄盆地、洞庭湖盆地、江汉盆地可圈定CO2地质封存远景区及目标靶区。     

强化煤层气采收率的深部煤层封存CO2技术(CO2-ECBM)进展研究

强化煤层气采收率的深部煤层封存CO2技术(carbon dioxide sequestration in deep coal seams with en-hanced coalbed methane recovery,CO2-ECBM),既能减少主要人为温室气体CO2的排放,又能获得宝贵的煤层气(CH4)资源.作为重要的CO2地质封存技术,CO2-ECBM技术成为目前的研究热点.因此,针对CO2-ECBM技术开展评述工作具有重要的现实意义.针对CO2-ECBM主要研究结论包括:(1)CO2-ECBM技术优势及可行性;(2)煤储层条件下,煤体对CH4和CO2的吸附机理;(3)用于实施CO2-ECBM的备选煤层的选择标准;(4)CO2-ECBM后续研究展望.