提高煤层气采收率的CO2埋存技术

作为常规油气重要接替补充的非常规天然气,煤层气越来越受到世人的关注.如何提高煤层气采收率是摆在煤层气开发工程师面前迫切需要解决的技术难题.通过向煤层中注入CO2,既可以提高煤层气采收率又能间接地实现CO2减排,即提高煤层气采收率的CO2埋存技术(CO2-ECBM).该项技术已在世界各地迅速发展,并取得一些实质性进展.文...     

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。     

深部煤层对CO2地质处置机制及应用前景

CO2是重要的温室气体之一,CO2的有效处置对减缓全球变暖具有重大意义。由于煤介质具有特殊的双重孔隙结构、吸附性强等物性特征,对CO2具有很强的吸附能力,且大于煤介质吸附CH4的能力,因此,可将CO2注入深部不可开采煤层储存,在长久处置CO2的同时亦可促进深部煤层气的开采。在我国,深部不可开采煤层处置CO2显示了巨大的潜力,可以处置26-46年的CO2排放量,尤其在华北煤炭能源基地具有良好的应用前景。     

淡水沼泽湿地CO2、CH4和N2O排放通量年际变化及其对氮输入的响应

利用静态暗箱-气相色谱法自2002～2004年连续3a观测了三江平原淡水沼泽湿地CO2、CH4和N2O 3种主要温室气体排放特征及外源氮素输入条件下温室气体通量的变化.结果表明,三江平原CO2、CH4和N2O 3种主要温室气体排放具有明显的季节及年际变化规律.其中生态系统呼吸CO1排放的最大值[779.33～965.40 mg·(m·h)-1]出现在7、8月份,CH4通量最大值[19.19～30.52 mg·(m·h)-1]出现在8月,N2O通量最大值[0.072～0.15 mg·(m·h)-1]出现在5月和9月,3种温室气体通量最小值CO2为2.36～18.73 mg·(m·h)-1;CH4为-0.35～0.59 mg·(m·h)-1;N2O为-0.032～-0.009 mg·(m·h)-1大都出现在冬季,且冬季淡水沼泽湿地表现为N2O的吸收.对气候因子的分析发现,温度条件是影响淡水沼泽湿地温室气体排放通量季节性变化的主要因子,而降水和积水水位变化是影响其排放年际变化的关键因素,特别是降水对CH4排放通量的影响较其它2种温室气体更显著,且冬季雪融水对夏季CH4的排放起重要作用.CO2和CH4排放与土壤温度(5cm)呈显著的指数相关关系,而N2O排放通量与土壤温度和水深相关性不显著.氮输入促进了三江平原CO2、CH4和N2O3种主要温室气体的排放,与对照处理相比,其排放通量分别升高了34%,145%和110%.     

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。     

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.     

沼泽与高寒草甸退化对CH4和CO2通量的影响

在青藏高原风火山地区,对不同退化程度沼泽和高寒草甸CH4和CO2通量以及相应的环境因子进行了为期1年的观测.结果表明,不同退化程度沼泽草甸CH4和CO2通量均表现出排放特征,排放强度随退化程度的增加而降低;不同退化程度高寒草甸对CO2表现为排放特征,而对CH4却表现为吸收特征,且均随着退化程度的加剧而增强.未来气候模式下,沼泽与高寒草甸退化将对区域气温升高起到一定的促进作用.气温、5cm土壤温度和土壤水分含量以及生物量是影响CH4和CO2的通量的主要环境因子.     

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。     

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。     

CO_2置换增产煤层气室内实验研究

注入二氧化碳开采煤层气技术(ECBM)既可以提高煤层气采收率,又可以封存二氧化碳,减少温室效应,因此对CO_2置换CH_4采出率和影响因素的研究已成为当下热点。文章通过在同一围压下,不同注入压力条件下注CO_2置换CH_4试验,研究注入压力对CO_2置换效果的影响。研究表明:随着注入压力的增加,煤层对CO_2和CH_4的吸附量增加,混合气体总吸附量也随之增大;由于CO_2气体在煤表面吸附位的激励竞争上优于CH_4,使得CH_4的解吸量随着压力升高而增大;随着压力的增加,CH_4的产出率和置换比都呈下降趋势,压力与两者的关系呈负相关,表明在一定范围内,低注入压力状态下的CH_4产出率更好,低压状态下的置换效果更好。     

微生物在生物煤层气形成中的作用及影响因素研究进展

在当今能源紧缺和环境污染严重的前提下,煤层气作为一类非常规天然气,越来越受到人们的重视。传统观点认为煤层甲烷多由高温热解产生,但是根据甲烷的同位素特征来判断,世界很多地方(包括我国鄂尔多斯、淮南等地)的煤层气多属生物成因或者生物和热成因混合。同时,越来越多的生物学证据也表明种类多样的产甲烷相关微生物广泛存在于煤层伴生地层水中或者煤层样品中。这也说明生物成因的煤层气仍然在不断地产生,这也为利用生物方法促进煤层气产生和利用提供了良好的契机。本文将介绍产甲烷微生物种群构成与功能、产气途径、影响产气速率的因素,探讨我国微生物强化产煤层气并实现产业化的应用前景。     

煤层瓦斯压力探测新技术在寺河煤矿瓦斯防治中的应用

寺河矿属于高瓦斯矿井,是煤层气综合开发的主要矿井之一,其煤层气开发主要分两部分,即地面煤层气井抽采与井下煤层钻孔抽采.抽采环节中对煤矿瓦斯的防治是煤矿安全生产的重要前提.本文探讨了煤层瓦斯压力探测新技术--煤层瓦斯原位探测仪在该煤矿瓦斯防治中的具体运用,该探测技术可以高效地检验瓦斯抽放效果,从而为预防瓦斯突出提供科学依...     

煤层对CO_2处置能力评价的修正方法与应用

煤等温吸附气体实验中的煤体变形效应会造成CO2在煤层中吸附量评价结果的偏差,通过对气体吸附模拟方法进行修正,应用修正的Langmuir和Dubinin-Astakhov模型对CO2、CH4吸附实验结果进行重新拟合,获得准确的吸附量计算方法。结果表明,吸附实验中煤主要表现为膨胀变形,且煤吸附CO2的膨胀量高于吸附CH4的膨胀量,煤膨胀造成CO2实测过剩吸附量较真实过剩吸附量偏低4.4%~43.8%,修正后CO2吸附拟合效果大大提高,Langmuir和D-A模型拟合曲线与实测数据吻合的相关系数分别从0.978、0.995提高到修正后的0.997、0.999,D-A模型对CO2吸附数据的拟合效果优于Lang-muir模型,CH4吸附模拟效果的改善程度不及CO2。     

Making carbon sequestration a paying proposition

Atmospheric carbon dioxide (CO₂) has increased from a preindustrial concentration of about 280 ppm to about 367 ppm at present. The increase has closely followed the increase in CO₂ emissions from the use of fossil fuels. Global warming caused by increasing amounts of greenhouse gases in the atmosphere is the major environmental challenge for the 21st century. Reducing worldwide emissions of CO₂ requires multiple mitigation pathways, including reductions in energy consumption, more efficient use of available energy, the application of renewable energy sources, and sequestration. Sequestration is a major tool for managing carbon emissions. In a majority of cases CO₂ is viewed as waste to be disposed; however, with advanced technology, carbon sequestration can become a value-added proposition. There are a number of potential opportunities that render sequestration economically viable. In this study, we review these most economically promising opportunities and pathways of carbon sequestration, including reforestation, best agricultural production, housing and furniture, enhanced oil recovery, coalbed methane (CBM), and CO₂ hydrates. Many of these terrestrial and geological sequestration opportunities are expected to provide a direct economic benefit over that obtained by merely reducing the atmospheric CO₂ loading. Sequestration opportunities in 11 states of the Southeast and South Central United States are discussed. Among the most promising methods for the region include reforestation and CBM. The annual forest carbon sink in this region is estimated to be 76 Tg C/year, which would amount to an expenditure of $11.1–13.9 billion/year. Best management practices could enhance carbon sequestration by 53.9 Tg C/year, accounting for 9.3% of current total annual regional greenhouse gas emission in the next 20 years. Annual carbon storage in housing, furniture, and other wood products in 1998 was estimated to be 13.9 Tg C in the region. Other sequestration options, including the direct injection of CO₂ in deep saline aquifers, mineralization, and biomineralization, are not expected to lead to direct economic gain. More detailed studies are needed for assessing the ultimate changes to the environment and the associated indirect cost savings for carbon sequestration.     

湘中涟源煤盆地煤层气形成气藏的条件及其资源预测

湘中涟源煤盆地早石炭世测水组、晚二叠世龙潭组煤系是中国东南诸省境内最重要的煤系，具有较大的生气、储气能力。本文从煤系的构造热滨化、构造、沉积及煤层理深等方面论述了研究区测水组、龙潭组煤系中煤层气形成气藏的条件，并指出煤层气的开发远景区应该在煤盆地近南缘的诸含煤向斜南西扬起端，其中各主要区域性断裂交汇而成的断块是最重要的靶区。     

Engineering and economic evaluation of gas recovery and utilization technologies at selected US mines

Methane liberated in underground coal mines is a severe safety hazard to miners. It is also a major contributor to the build-up of greenhouse gases in the global atmosphere. This report presents an engineering and economic evaluation of several methane recovery and end-use technologies which can remove, purify, and utilize methane from coal seams. The methane recovery technologies evaluated are widely applicable to US underground mines, and include conventional systems such as vertical extraction wells, gob area wells, horizontal boreholes, and cross-measure boreholes. More advanced and developmental technologies, such as the nitrogen injection process, have also been examined. Methane utilization technologies examined include the use of gas turbines for the generation of on-site power, compression and transport systems needed to sell the gas to a national distributor, and the generation of electrical power for off-site sale. The applicability and performance of each technology were assessed at nine representative coal mine sites, and the economic and emissions reduction performance between existing and alternative recovery operations were examined.     

浆纸企业CO2排放因子分析及计算方法研究

根据浆纸生产的工艺特点和生产实际,推导出主流的制浆技术、造纸技术、浆纸废渣替代燃煤、沼气替代燃煤的CO2排放因子分别为0.229,1.304,1.5,3.69t/t.以此为基础并参考相关的资料,分析了纸机的不同部位对CO2排放因子的影响,并模拟了不同生产规模时CO2排放总量.结果表明:浆纸企业CO2排放总量中,造纸系统和废物处理系统占据主导地位分别为54.23%和33.86%,造纸系统和制浆系统中耗热工段对CO2总量的贡献比例分别为75.6%和90.22%,废物处理系统中,浆纸废渣任意弃置和沼气任意排放CO2总量的贡献比例分别为46.06%和47.59%.     

中国民用燃煤CH_4释放的初步研究──以贵州省为例

对中国贵州省不同类型的民用燃煤的CH4释放量进行了实际监测，得出了各自的CH4释放因子．并借此探讨了民用燃煤过程的CH4释放规律。根据民用燃煤情况；估算出1990年一年内中国和贵州省民用燃煤的CH4释放士分别为1．43Tg和0．06Tg。