超临界CO2强化页岩气开采技术研究现状及展望

介绍了页岩的储层特征,从页岩不同尺度渗流机理、CO₂/CH₄竞争吸附原理及CO₂-水-页岩相互作用机理着手,分析了超临界CO₂在强化页岩气开采技术中的作用与优势,最后指出了超临界CO₂强化页岩气开采技术在技术经济性、设备研发以及环境风险等方面面临的挑战。     

超临界CO2强化开采页岩气技术研究进展

CO2强化页岩气开采与地下封存一体化技术因其具有节能减排和高效开采页岩气的特点,已成为未来页岩气开采和发展的新方向.经室内试验和现场实践证明,scCO2-ESGR技术可以显著提升页岩气的单井产量,对CO2实施就地封存,减少碳的排放.本文介绍了scCO2的特性,简述了CO2开发页岩气的相关机理,着重论述了scCO2-ES...     

超临界CO2在页岩气开发中的应用研究进展

以页岩气的开采技术为研究对象,对超临界CO2在提高页岩气开采率中的应用进行研究.论述了国内外在超临界CO2压裂技术开采页岩气方面的研究进展.目前,使用CO2进行增强的技术被视为页岩气开采的有效手段,该技术可以大幅提高产量,具有很好的应用前景.CO2不仅能够取代水介质对页岩进行压裂作业,还能够高效的驱替页岩中的甲烷,与此...     

吸附储层中CO2封存与强化采气研究展望

介绍了吸附储层中CO₂封存与强化采气的研究进展。分析了煤层气/页岩气等吸附储层的典型特点,论述了CO₂、CH₄及其与煤岩/页岩体间的相互作用特征,探讨了吸附储层中封存CO₂的前景与优势、CO₂封存与强化CH₄解吸动力学过程的模拟思路、CO₂地下封存的评价方法,展望了未来的研究发展方向。     

CO2地质封存技术进展与废弃矿井采空区封存CO2

CO2的封存场所包括海洋和地下,其中地质封存研究较多。详细介绍了目前CO2地质封存的主要手段包括深部咸水层封存、油气田封存（废弃油气田封存和CO2驱油）以及废弃煤层封存（CO2驱气）,并论述了这些封存技术的研究进展。最后研究了中国的煤矿废弃矿井采空区封存CO2的实际情况及优势,最后提出了相关的建议。     

超临界CO2强化开采煤层气研究进展

scCO2强化煤层气开采技术因其具有节能减排和高效开采煤层气的特点,已成为未来煤层气开采和发展的新方向.经室内试验和现场实践证明,scCO2-ECBM技术可以显著提升煤层气的产量,对残余CO2实施就地封存,减少碳的排放.介绍了scCO2的特性,简述了scCO2开发煤层气的相关机理,着重论述了scCO2-ECBM工艺的关...     

封存CO2裹挟可挥发性污染物的迁移模型分析

为了研究封存CO₂注入过程可挥发性污染物的释放和迁移特性,本文建立了CO₂-水-残余油多相流驱替过程中的污染物迁移模型。采用数学模拟方法分析了多相驱替过程和污染物迁移过程,并研究了相间传质特性、初始油相分布和CO₂注入速率等对污染物迁移过程的影响。研究表明:CO₂驱替过程将促使可挥发污染物进入CO₂相并随之在地层中迁移,逐渐形成相间传质区域。相间传质区域的演化反映了污染物释放和CO₂裹挟污染物迁移的特性。可挥发污染物的传质系数越大,相间传质区域越窄,油相饱和度衰减越快;油相初始饱和度较大时,其饱和度衰减相对缓慢,对应的相间传质区域也较窄。当CO₂注入速率增大时,相间传质区域增大,油相饱和度衰减变快。本文模型可用于不同地质储层环境下封存CO₂时可挥发性污染物的迁移特性分析,并用于封存CO₂的风险分析与评价。     

碳捕获、封存与利用技术及煤层封存CO2研究进展

针对温室气体造成的危害逐年增加的情况,提出了碳捕获、封存与利用技术(CCUS),介绍了CCUS技术的主要技术环节,包括捕获、封存、利用,以及目前对该技术开展的研究及应用手段,为未来CCUS技术的发展提供参考。系统性地对煤层封存CO_2作了介绍。     

山西省实施CO2捕集与封存技术前景展望

针对山西省资源禀赋、地理特征、能源消费结构和污染状况,结合CO2捕集与封存技术(CCS)发展现状,分析了山西省CO2排放源及封存区状况,指出在山西省实施CO2捕集与封存技术潜力巨大,应用前景广阔,对于碳减排和应对气候变化具有重要意义,提出通过政策及法律法规建设、资金及人才储备、合作机制建设、示范项目建设等来进一步推动山西实施CO2捕集与封存技术。     

清洁煤技术与CO_2地质封存

中国能源资源特点决定现在以煤为主的消费结构,但煤炭在消费过程中存在高污染和低效率的问题,因此为提高资源利用率,煤炭行业面临结构调整。煤炭行业的清洁化、高效化、低碳化将是产业发展方向,煤炭高效洁净转化将取代传统的转化技术,如何解决煤炭利用过程中产生的CO2是清洁煤技术面临的新问题。通过研究清洁煤技术与CO2地质封存技术,特别是深部盐水层封存技术,为煤炭利用中产生的CO2排放提供了一种大规模、安全、稳定的存储方式,从而解决目前中国能源结构造成的CO2排放问题。     

CO2地质封存数值模拟研究

随着经济和社会的快速发展,世界各国对于温室气体排放所引起的全球变暖问题越来越重视。我国作为全球最大的CO₂排放国,短期内以煤炭及煤电为主的基本能源结构模式很难有根本转变,面临十分严峻的减排形势。CO₂的减排问题已成为制约该地区能源化工产业发展的最大瓶颈之一,为了满足经济社会可持续发展的迫切需要,我们必须采取措施来控制CO₂的大量排放。CO₂地质封存已成为一种日益成熟的技术方法,并已成为了目前全球公认的进行CO₂大规模减排的最有效途径之一。页岩储层CO₂地质封存联合页岩气增采技术(CO₂-ESGR)是一种新型的CO₂地质封存及页岩气开发技术。该技术以超临界或液相CO₂代替水力压裂页岩,利用CO₂吸附页岩能力比CH₄强的特点,置换CH₄,从而提高页岩气产量和生产速率并实现CO₂地质封存,减少温室气体排放。主要...     

地质CO2封存技术发展现状与比较

在全球变暖的形势下,CO2的减排成为热议话题.为应对气候变化,我国提出"二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和"等庄严的目标承诺.而CO2的捕集利用与封存(CCUS)是实现碳中和与碳达峰的重要手段.就地质CO2封存技术的发展现状做出简要介绍,包括油气藏封存CO2技术,煤层封存CO2技术,...     

燃煤电厂CO2捕集与咸水层封存全过程经济性模型

碳捕集与封存技术（即CCS技术）通过对CO₂进行捕集、压缩、运输与封存,可实现CO₂大规模减排,近年来受到广泛关注。CCS技术的经济成本是其商业化的关键因素,但目前多数研究都集中在捕集过程,CCS全过程的经济成本分析鲜见报道。针对CO₂捕集与咸水层封存系统,给出了捕集封存全过程投资运行总成本和捕集封存整体系统CO₂减排成本的计算公式,建立了CO₂捕集、压缩、管道运输与咸水层封存全过程的成本估算模型,并对典型的600 MW超临界燃煤电厂捕集封存CO₂的投资运行成本和减排成本进行了案例研究。     

CO2原位矿化选址关键参数及其封存潜力评估研究进展

温室气体特别是二氧化碳的大量排放,是导致全球变暖的主要原因之一。根据国际能源署的报道,碳捕集利用和封存(CCUS)技术是缓解全球气候变化的重要措施之一,约占累计碳减排量的15%。原位矿化封存技术基于快速CO₂矿化机制,以镁铁质岩石和超镁铁质岩石(玄武岩、橄榄岩等)地层为碳封存位点,利用CO₂与富含Ca、Mg元素矿物的矿化反应,转变为稳定的碳酸盐,从而达到永久且高效封存CO₂的目的。冰岛和美国的中试项目已经证明了该技术的可行性,但中国尚未进行相关示范项目。本文介绍了原位矿化封存技术的机理、CO₂封存潜力的评估手段及其面临的风险与挑战,讨论了已开展的案例项目及其技术细节,梳理了实施该技术所必需的选址关键参数(包括源-汇距离、矿物类型、注入性、封闭性等),并基于目前研究对其前景进行展望,以期提高我国对原位矿化技术的认识和重视,为推动该领域进一步发展提供理论指导。     

中国动力煤应用现状及碳捕集与封存展望

为提高动力煤利用效率,分析了中国不同牌号动力煤和各大产区动力煤的煤质特性,阐述了中国动力煤的应用现状。针对动力煤燃烧过程中CO2排放量逐年增长的现状,提出了碳捕集与封存战略,并介绍了目前中国运行中的碳捕集项目。结果表明,中国动力煤中以弱黏煤灰分最低为13.10%,发热量最高为29.59 MJ/kg;贫煤灰分、硫分最高,但水分、挥发分较低;褐煤硫分、发热量最低,水分和挥发分最高。动力煤主要用来发电,其次是锅炉燃烧。褐煤主要用作发电燃料,部分用于气化和合成气;长焰煤多为电厂、机车、窑炉燃料,也可为气化用煤;不黏煤、弱黏煤除用于发电外,还可作为动力及民用燃料。最后提出开展碳捕集与封存技术（CCS）是降低燃煤CO2排放,缓解温室效应的重要措施。     

神华咸水层CO2封存监测安全评价体系的研究

神华CO₂咸水层封存项目是中国第一个全流程CCS项目,封存的安全性是评价该项目成功与否的重要标志。为了说明封存项目的安全性,该项目采用了包括Vertical Seismic Profile（VSP）地震监测等各种监测手段。但是目前得到的各种监测数据散乱、没有条理性,缺乏系统科学的归纳与解释。本文基于神华CO₂咸水层封存项目采用的监测手段,开发了CO₂地质封存过程中的多指标安全评价等级体系。采用该体系对某时间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CO₂泄漏风险。     

CO2浓度对混溶态(CO2+正己烷)/盐水界面微观特性的影响

在CO₂以超临界状态封存于油气藏时,储层中流体间的界面性质是影响封存效率和封存量的重要因素。利用分子动力学模拟的方法,对330 K、20 MPa混溶条件下(CO₂+正己烷)/NaCl溶液系统的界面微观性质进行了研究,分析了混溶相中CO₂摩尔分数变化时,界面处CO₂和正己烷的亲水、疏水特性及其影响,为CO₂地质封存提供理论依据。研究发现,随着混溶相中CO₂摩尔分数的增加,界面厚度及粗糙度增大,分子渗透加深,热波动加剧。界面上CO₂与水之间更强的相互作用造成了CO₂注入过程中界面张力的降低。CO₂表现出类似于表面活性剂的性质,并在CO₂摩尔分数为65%(质量分数为50%)时,其界面累积量以及正己烷的驱离量最大。界面处存在特殊的分子微观结构,CO₂、水及正己烷分子呈现特殊的排布方式。     

CO2捕集、运输、驱油与封存全流程随机优化

CO₂捕集、运输、驱油与封存（CCUS）是一种缓解温室气体排放的有效手段。在工程实际问题中,由于温度、压力、碳价、电价等随机变量的存在,给CCUS全流程建模与优化带来了很大的困难。为了解决此问题,本文建立了CCUS全流程的工程-经济模型,并以烟气入口流量、管道入口压力、管道直径、泵站数量、注入井入口压力等作为决策变量,质量约束、排放约束、运输约束、存储约束等为约束条件,以CCUS全流程成本为目标函数,提出了一种随机优化期望值模型。并采用基于随机模拟的遗传算法对期望值模型进行求解,通过参数的合理优化配置,提出的优化方法解决了CCUS全流程随机优化问题。研究结果表明,该优化方法能够有效地降低CCUS全流程的成本,为此技术的发展提供了一种参考方案。     

人工模拟地质封存CO_2泄漏对土壤酶活性的影响

基于人工控制CO_2泄漏平台,以鄂尔多斯二氧化碳地质储存地的土壤和典型植被玉米、豌豆和黑麦草为研究对象,考察了高浓度CO_2入侵包气带对土壤部分氧化还原酶和水解酶活性的响应规律,旨在为CO_2地质储存的风险评价提供依据。结果表明,当土壤CO_2浓度在900⁷19 800 mg/m719 800 mg/m³范围内时,CO_2浓度增加,对玉米和豌豆试验区土壤过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶以及蛋白酶活性有不同程度的促进作用,但对玉米土壤蔗糖酶活性却表现出抑制作用;黑麦草试验区各类酶活性随土壤CO_2浓度增加表现出提高、降低和先提高后降低三种变化趋势;进一步提升CO_2浓度达到作物致死阈值1 655 540 mg/m3范围内时,CO_2浓度增加,对玉米和豌豆试验区土壤过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶以及蛋白酶活性有不同程度的促进作用,但对玉米土壤蔗糖酶活性却表现出抑制作用;黑麦草试验区各类酶活性随土壤CO_2浓度增加表现出提高、降低和先提高后降低三种变化趋势;进一步提升CO_2浓度达到作物致死阈值1 655 540 mg/m³时,豌豆试验区土壤各类水解酶活性均达到最低,而黑麦草试验区土壤氧化还原酶活性和水解酶活性均高于其他试验区;三种作物相比,豌豆对CO_2胁迫的耐受性最弱,玉米次之,黑麦草最强,致死CO_2浓度下存活时间较久。即土壤酶活性不仅受制于高浓度CO_2的胁迫,而且与地表植被的类型等因素相关。     

人工模拟地质封存CO_2泄漏对土壤酶活性的影响

基于人工控制CO_2泄漏平台,以鄂尔多斯二氧化碳地质储存地的土壤和典型植被玉米、豌豆和黑麦草为研究对象,考察了高浓度CO_2入侵包气带对土壤部分氧化还原酶和水解酶活性的响应规律,旨在为CO_2地质储存的风险评价提供依据。结果表明,当土壤CO_2浓度在900~719 800 mg/m~3范围内时,CO_2浓度增加,对玉米和豌豆试验区土壤过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶以及蛋白酶活性有不同程度的促进作用,但对玉米土壤蔗糖酶活性却表现出抑制作用;黑麦草试验区各类酶活性随土壤CO_2浓度增加表现出提高、降低和先提高后降低三种变化趋势;进一步提升CO_2浓度达到作物致死阈值1 655 540 mg/m~3时,豌豆试验区土壤各类水解酶活性均达到最低,而黑麦草试验区土壤氧化还原酶活性和水解酶活性均高于其他试验区;三种作物相比,豌豆对CO_2胁迫的耐受性最弱,玉米次之,黑麦草最强,致死CO_2浓度下存活时间较久。即土壤酶活性不仅受制于高浓度CO_2的胁迫,而且与地表植被的类型等因素相关。