二氧化碳地质封存地球物理监测技术研究进展与应用展望 被引量：3

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作者 章月华 刘彦 +2 位作者 吕庆田 陈召曦 严加永 《中国地质》 北大核心 2025年第1期159-179,共21页

【研究目的】全球升温是当今世界面临的严峻挑战之一,应运而生的二氧化碳地质封存是降碳减排的有效途径,但该过程对储层和盖层都可能带来一系列影响,存在二氧化碳泄露的风险。二氧化碳注入前后储层物性参数的改变为测井、地震、电磁及... 【研究目的】全球升温是当今世界面临的严峻挑战之一,应运而生的二氧化碳地质封存是降碳减排的有效途径,但该过程对储层和盖层都可能带来一系列影响,存在二氧化碳泄露的风险。二氧化碳注入前后储层物性参数的改变为测井、地震、电磁及重力等地球物理监测方法奠定了理论依据。【研究方法】本文首先概述了二氧化碳地质封存可能面临的风险及相应的地球物理监测方法,接着探讨了各种地球物理监测技术在二氧化碳地质封存领域的研究进展,最后分析了当前地球物理监测技术面临的技术挑战和应用限制,同时也展望了其发展前景。【研究结果】面对二氧化碳地质封存过程中可能出现的各种地质力学问题,可以针对性地采用各种地球物理监测方法。如地表变形问题,可采用InSAR、微震及时延重力方法;诱发地震问题,可采用微震方法;破坏井筒完整性问题,可采用测井方法。而在追踪二氧化碳羽流运移及潜在泄露情况时,时延重力/地震、微震及电阻率层析成像等多种方法都能够发挥重要作用。地球物理监测技术的研究进展给实际应用带来了很大信心,但技术本身的局限性、数据处理的复杂性以及现场环境制约等因素依然是不容忽视的挑战。随着人工智能的蓬勃发展,地球物理监测技术也迎来了新的发展机遇。此外,综合利用多源信息也将进一步推动地球物理监测技术的创新和发展。【结论】二氧化碳地质封存是双碳目标为地球物理行业带来的新机遇,大力发展相适应的长期稳定的二氧化碳地质封存监测体系,是地球物理开拓新市场的一个重要应用领域。借助人工智能浪潮、综合运用多种地球物理方法来监测二氧化碳地质封存项目是未来的发展趋势。 展开更多

关键词 二氧化碳地质封存 地质力学风险 地球物理监测 人工智能 多源信息 碳捕获−利用与封存工程

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挪威北极光项目进展及其对中国海域二氧化碳地质封存的启示

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作者 骆迪 陈建文 +3 位作者 袁勇 李清 梁杰 赵化淋 《海洋地质前沿》 北大核心 2025年第3期48-55,共8页

二氧化碳地质封存是二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)技术的关键环节,海域二氧化碳地质封存是将工业源捕集的二氧化碳通过管道或船舶运输至封存点,并以超临界态注入到海底咸水层、枯竭油气藏等地质体中,从而实现与大气永久隔离的过程。海... 二氧化碳地质封存是二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)技术的关键环节,海域二氧化碳地质封存是将工业源捕集的二氧化碳通过管道或船舶运输至封存点,并以超临界态注入到海底咸水层、枯竭油气藏等地质体中,从而实现与大气永久隔离的过程。海域二氧化碳地质封存具有封存潜力大、安全性高、环境风险小的特点,受到欧美等国家和地区的高度重视。挪威作为最早开始商业应用的欧洲国家,已成功实施了Sleipner等商业应用项目。2021年3月,挪威政府正式批准了北极光项目,是全球首个获批的二氧化碳跨境运输并实施海底地质封存的项目,对于推动中国封存技术的发展具有重要的借鉴和启示意义。本文系统梳理了北极光项目的概况和最新研究进展,总结了该项目在实施过程中所积累的宝贵经验,旨在为中国海域二氧化碳地质封存事业发展提供启示和借鉴,有效助力中国实现“碳达峰、碳中和”的目标。 展开更多

关键词 二氧化碳地质封存 挪威 北极光 安全稳定性评价 脱碳

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中国海域沉积盆地咸水层二氧化碳地质封存潜力 被引量：6

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作者 陈建文 王嘹亮 +11 位作者 王平康 袁勇 曹珂 付玉通 陆东宇 杨长清 李慧君 王建强 张银国 龚建明 孙晶 赵化淋 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期98-114,共17页

二氧化碳地质封存是二氧化碳捕集利用封存(CCUS)技术的关键环节,海域二氧化碳地质封存是将工业碳排放源或油气开发过程中捕集的二氧化碳,以超临界态注入到海底咸水层、废弃或开发中油气藏等地质体中,实现与大气长期隔离的过程。因远离... 二氧化碳地质封存是二氧化碳捕集利用封存(CCUS)技术的关键环节,海域二氧化碳地质封存是将工业碳排放源或油气开发过程中捕集的二氧化碳,以超临界态注入到海底咸水层、废弃或开发中油气藏等地质体中,实现与大气长期隔离的过程。因远离人类居住地且有海水覆盖、具有“安全性高、环境风险小”特点,海域二氧化碳地质封存受到欧美等国家和地区的高度重视。本文在分析我国海域沉积盆地基本地质条件基础上,采用创新的模型体积法评价了我国海域沉积盆地咸水层二氧化碳地质封存潜力。研究表明,我国海域沉积盆地新生界厚度大,地壳稳定性较好,具有中低地温场特征,发育多套储碳-封盖组合,构造地层圈闭多,二氧化碳地质封存条件优越、咸水层封存潜力巨大。这将为我国海洋地质碳封存区带评价和目标区优选提供依据,对我国沿海省市碳达峰碳中和路径规划和离岸碳封存示范工程预研究具有重要意义。 展开更多

关键词 二氧化碳地质封存 中国海域沉积盆地 模型体积法 咸水层 封存潜力

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岩盐沉淀对咸水层二氧化碳地质封存注入过程的影响:以江汉盆地为例 被引量：14

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作者 柯怡兵 李义连 +3 位作者 张炜 董建兴 房琦 武荣华 《地质科技情报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期109-115,共7页

依托江汉盆地基础地质和水文地质数据,通过建立新沟嘴组一维、二维径向数值模型,对该储层进行CO2封存注入数值模拟研究,分析二氧化碳注入储层后,咸水层中发生的地球物理化学作用。以CO2的溶解作用和岩盐的沉淀作用为主,分析它们对储层... 依托江汉盆地基础地质和水文地质数据,通过建立新沟嘴组一维、二维径向数值模型,对该储层进行CO2封存注入数值模拟研究,分析二氧化碳注入储层后,咸水层中发生的地球物理化学作用。以CO2的溶解作用和岩盐的沉淀作用为主,分析它们对储层压力和注入性的影响。模拟结果表明,二氧化碳注入储层后,近井周围会形成3个分区,即纯液相区、两相混相区、盐沉淀区;盐沉淀会导致压力积累严重,影响CO2可注入性;对盐度的敏感性分析表明,咸水含水层盐度越大,压力积累会越严重。因此,江汉盆地CO2地质封存应考虑盐度的影响,采取相关缓解压力积累的措施。 展开更多

关键词 二氧化碳地质封存 岩盐沉淀 咸水含水层 压力积累 可注入性

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澳大利亚Otway盆地二氧化碳地质封存示范工程 被引量：9

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作者 张二勇 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期131-137,共7页

澳大利亚Otway盆地二氧化碳地质封存示范工程是澳大利亚第一个完整的从源到汇的碳封存研究项目,也是碳封存领导论坛(CSLF)和国际能源总署(IEA)认可的二氧化碳地质封存国际合作项目,是由澳大利亚CO2CRC牵头开展相关研究。项目封存场地位... 澳大利亚Otway盆地二氧化碳地质封存示范工程是澳大利亚第一个完整的从源到汇的碳封存研究项目,也是碳封存领导论坛(CSLF)和国际能源总署(IEA)认可的二氧化碳地质封存国际合作项目,是由澳大利亚CO2CRC牵头开展相关研究。项目封存场地位于澳大利亚维多利亚州的Otway盆地,分两个阶段进行。第一阶段,2004～2010年开展衰竭气田的二氧化碳地质封存研究,已向位于地下深处2000m的晚白垩系Waarre C粗砂岩地层灌注二氧化碳混合气体65000多吨,并成功实现构造圈闭封存,同时开展了地下水、土壤气体、大气、地球化学、地球物理等综合监测;第二阶段,2010～2015年开展地下咸水层封存二氧化碳的研究,将向位于地下1500m深处的晚白垩系Paaratte细砂岩咸水含水层注入10000t二氧化碳,实现二氧化碳毛细滞留圈闭封存,目前正在开展前期抽注试验。 展开更多

关键词 Otway盆地 衰竭气田 地下咸水层 二氧化碳地质封存

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基于社会网络分析方法的二氧化碳地质封存风险传染特征研究 被引量：3

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作者 景萌 刘桂臻 +2 位作者 李琦 许晓艺 李小春 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期100-109,共10页

二氧化碳(CO_(2))地质封存技术作为深度减排不可或缺的必要手段,对保护生态环境、推动全球中长期应对气候变化的国际合作以及推进社会绿色、循环、低碳发展具有重要意义。文章总结了二氧化碳地质封存项目全生命周期中可能出现的46个风... 二氧化碳(CO_(2))地质封存技术作为深度减排不可或缺的必要手段,对保护生态环境、推动全球中长期应对气候变化的国际合作以及推进社会绿色、循环、低碳发展具有重要意义。文章总结了二氧化碳地质封存项目全生命周期中可能出现的46个风险因素,运用社会网络分析方法构建风险网络关系模型,对二氧化碳地质封存项目风险因素间的传递作用关系进行了研究。通过风险网络整体与局部参数分析确定风险传递过程中的关键起始节点、关键致险节点、关键传递节点等关键因素,识别出三条潜在风险传递链:(1)地质灾害风险→CO_(2)供应、注入或运输意外中断风险→预期外的建设或操作成本变化风险;(2)操作人员知识不足或无相应资质风险→人为泄漏风险→项目对环境的破坏风险→公众参与风险→预期外的建设或操作成本变化风险;(3)部门协调不当风险→人才招聘和管理风险→操作人员知识不足或无相应资质风险→预期外的建设或操作成本变化风险。研究旨在为二氧化碳地质封存项目风险研究提供理论创新与技术参考,进而促进CO_(2)捕集、利用与封存项目的健康发展。 展开更多

关键词 CCUS 社会网络分析 二氧化碳地质封存 风险因素 风险传递

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二氧化碳地质封存地球物理监测:现状、挑战与未来发展 被引量：22

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作者 赵改善 《石油物探》 CSCD 北大核心 2023年第2期194-211,共18页

全球气候变暖成为人类生存和可持续发展面临的重大挑战,碳中和与绿色低碳化发展成为世界各国的普遍共识与共同行动。将无法减排的二氧化碳等温室气体捕集应用和封存,是绿色低碳化发展道路上实现零碳甚至负碳目标必不可少的技术途径、关... 全球气候变暖成为人类生存和可持续发展面临的重大挑战,碳中和与绿色低碳化发展成为世界各国的普遍共识与共同行动。将无法减排的二氧化碳等温室气体捕集应用和封存,是绿色低碳化发展道路上实现零碳甚至负碳目标必不可少的技术途径、关键托底技术和最后手段,也是化石能源清洁化利用的重要配套技术,是构建兼具韧性与弹性能源系统的关键技术。二氧化碳地质封存具有规模化应用的巨大潜力和较好的商业化应用前景,并已有较长时间的技术探索和示范应用基础。地球物理技术在二氧化碳地质封存工程中具有独特且不可或缺的作用,其作用主要表现在3个方面:①二氧化碳地质封存空间的选择和评价;②封存有效性监测与评价;③封存安全性监测与评价。二氧化碳地质封存的地球物理监测以时延地球物理方法为主,即通过地球物理重复观测实现对二氧化碳封存过程的动态监测。地球物理方法以地震方法为主,包括三维地震、井间地震、井中地震、微地震等,其它还有卫星遥感、时延电磁、时延重力和测井等方法。相对油气勘探来说,二氧化碳地质封存中的地球物理监测技术应用存在一些特殊要求,包括永久性(或长期重复性和连续性)、动态性和低成本,尚面临着一系列技术性与经济性问题与挑战。二氧化碳地质封存地球物理监测技术体系尚不成熟,有待进一步完善和优化,以期在监测系统的有效性、高效性、经济性等方面实现良好的综合平衡和优化。多种地球物理监测技术的联合应用、DAS与节点地震仪永久部署、被动源微地震监测、自动化处理与智能化分析是未来重要发展方向。 展开更多

关键词 碳中和 二氧化碳捕集和封存 二氧化碳地质封存 动态监测 有效性监测 安全性监测 地球物理监测 时延地球物理

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南黄海盆地烟台坳陷新生界二氧化碳封存地质条件与封存前景

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作者 袁勇 陈建文 +6 位作者 骆迪 李清 梁杰 蓝天宇 王建强 曹珂 赵化淋 《海洋地质前沿》 北大核心 2025年第3期35-47,共13页

海域咸水层二氧化碳封存是碳减排的有效途径,可为沿海地区实现碳中和背景下的可持续发展提供技术支撑。南黄海盆地烟台坳陷与沿海碳源分布空间匹配较好,是潜在的二氧化碳封存区。本文分析了烟台坳陷二氧化碳封存地质条件,通过建立地层... 海域咸水层二氧化碳封存是碳减排的有效途径,可为沿海地区实现碳中和背景下的可持续发展提供技术支撑。南黄海盆地烟台坳陷与沿海碳源分布空间匹配较好,是潜在的二氧化碳封存区。本文分析了烟台坳陷二氧化碳封存地质条件,通过建立地层体积模型约束计算过程预测了新生界咸水层封存潜力,评价了该区二氧化碳封存前景。结果表明,烟台坳陷作为NEE向发育的地堑式或半地堑式的凹陷群,其新生界发育有4套储碳-封盖组合,地壳稳定性较好,具有较低的地温梯度与大地热流值,呈现“冷盆”特征,总体具有较好的二氧化碳封存地质条件;烟台坳陷800~3200 m深度咸水层二氧化碳封存潜力平均为99 Gt,二氧化碳封存潜力巨大;烟台坳陷新生界主要发育逆冲背斜、重力滑塌背斜、挤压背斜、断背斜和断块构造等5种类型的构造圈闭,平面上发育有4个封存有利区,具有较好的二氧化碳地质封存前景。相关评价结果可为未来的二氧化碳离岸地质封存场地选址研究提供科学依据。 展开更多

关键词 海域咸水层封存 二氧化碳封存地质条件 潜力评价 烟台坳陷 南黄海盆地

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二氧化碳地质封存协同上覆煤矿开采的安全风险评估数值模拟研究

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作者 聂耀武 胡兵 +5 位作者 顾雷雨 李槟 周全超 李文辉 李琦 李霞颖 《岩土力学》 2025年第S1期491-506,共16页

为评估鄂尔多斯盆地咸水层二氧化碳地质封存协同上覆煤矿开采的可行性,开展CO_(2)注入协同煤矿开采安全风险研究。基于有限元数值模拟软件实现CO_(2)注入协同煤矿开采二维流固耦合数值模拟,研究不同CO_(2)注入速率、注入时间以及煤矿开... 为评估鄂尔多斯盆地咸水层二氧化碳地质封存协同上覆煤矿开采的可行性,开展CO_(2)注入协同煤矿开采安全风险研究。基于有限元数值模拟软件实现CO_(2)注入协同煤矿开采二维流固耦合数值模拟,研究不同CO_(2)注入速率、注入时间以及煤矿开采程度对CO_(2)运移、地层孔压以及垂直变形的影响。考虑CO_(2)注入速率10~70万t/a及煤矿开挖一半和完全开挖,依据控制变量法开展了9种不同条件组合的数值模拟。结果显示,以20万t/a的注入速率注入20 a CO_(2)时:(1)地层稳定性受影响较小,注入过程中上部地层孔压变化量为3.4 MPa,有效应力变化相对于地应力较小;(2)地面隆起程度较小,最大变形为10 mm,位于注入井顶部,煤矿区变形量为7 mm;(3)CO_(2)运移范围较小,运移距离为540 m,距离矿区较远,对煤矿区域影响较小。研究表明,CO_(2)注入速率是影响孔压变化量、变形及CO_(2)运移范围的主要因素,注入速率的提高会增大孔压、变形以及CO_(2)的运移范围;煤矿开挖程度相对于CO_(2)注入产生的影响较小,CO_(2)运移范围几乎不受煤矿开挖影响,孔压、变形随煤矿开挖程度的增大呈小幅度增长趋势。研究结果为评估CO_(2)注入协同煤矿开采安全风险提供了参考依据。 展开更多

关键词 二氧化碳地质封存 煤矿开采 有限元分析 流-固耦合 孔压 变形 风险评估

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二氧化碳羽流地热系统的碳封存经济分析 被引量：2

10

作者 付雷 马鑫 +4 位作者 刁玉杰 郑博文 郑长远 刘廷 邵炜 《中国地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1374-1384,共11页

【研究目的】二氧化碳羽流地热系统(CPGS)在取热的同时可实现CO_(2)地质封存,在碳达峰与碳中和背景下,CPGS碳封存的经济性是众多学者关注的要点。【研究方法】以松辽盆地泉头组为例,采用数值模拟方法对比分析了注入压力、井间距与回注... 【研究目的】二氧化碳羽流地热系统(CPGS)在取热的同时可实现CO_(2)地质封存,在碳达峰与碳中和背景下,CPGS碳封存的经济性是众多学者关注的要点。【研究方法】以松辽盆地泉头组为例,采用数值模拟方法对比分析了注入压力、井间距与回注温度对热提取率的影响,在供暖情景下,计算了CPGS供暖效益与碳封存成本,并与常规水热型地热系统供暖效益进行了对比。【研究结果】受携热介质转变与热突破影响,CPGS开采井温度呈现“降低-稳定-降低”的趋势,其中井间距对开采井温降影响显著,井间距越小开采井温降越明显;热提取率与回注压力呈现正相关性,与回注温度呈现负相关性,井间距对热提取率影响不显著;CPGS与常规水热型地热系统相比,采热量呈现“高-低-高”三个阶段,其中回注压力越小、回注温度与储层温度越接近,实现CPGS较水介质多采热能所需的时间越短。【结论】仅考虑CO_(2)价格与取热效益,供暖收益抵消部分碳封存成本后,井间距对CO_(2)封存单位成本影响最为显著,井间距越小,CO_(2)封存单位成本降低越迅速,在注采井间距300 m条件下,持续开采30 a后CO_(2)封存单位成本可降至160元/t。 展开更多

关键词 二氧化碳羽流地热系统 二氧化碳地质封存 数值模拟 地热地质调查工程 松辽盆地

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二氧化碳在砂岩透镜体中充注封存的盖层岩石抗断裂性能分析 被引量：9

11

作者 崔振东 刘大安 +1 位作者 曾荣树 周苗 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2010年第2期204-210,共7页

把CO2这一主要的温室气体注入到地下深处具有适当封闭条件的地层中进行封存和隔离,已被公认为是有效减少CO2排放量的一种比较安全的技术途径。砂岩透镜体油气藏具有良好的圈闭构造和储层物性,油气濒临枯竭的砂岩透镜体是较理想的CO2地... 把CO2这一主要的温室气体注入到地下深处具有适当封闭条件的地层中进行封存和隔离,已被公认为是有效减少CO2排放量的一种比较安全的技术途径。砂岩透镜体油气藏具有良好的圈闭构造和储层物性,油气濒临枯竭的砂岩透镜体是较理想的CO2地质封存箱。基于币形裂纹模型和水力致裂原理,将纵向厚度和横向展布长度均远小于盖层岩石尺度的水平产状砂岩透镜体简化为盖层岩石中的I型币形裂纹,从岩石断裂力学角度分析封存箱盖层岩石的抗断裂性能。采用叠加原理给出了盖层岩石币形裂纹尖端(砂岩透镜体尖灭部位)应力强度因子的计算公式,在此基础上提出了断裂力学判别准则(K=KIC)和临界有效压应力判别准则(P=PC),从岩石断裂力学角度为砂岩透镜体封存箱盖层岩石抗断裂性能分析和评价提供了一种新的研究思路。 展开更多

关键词 二氧化碳地质封存砂岩透镜体币形裂纹抗断裂性能

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二氧化碳咸水层封存条件矿物溶解与沉淀化学反应建模与参数取值综述 被引量：9

12

作者 刘思楠 张力为 +5 位作者 苏学斌 王燕 赵立信 甘满光 付晓娟 李小春 《水利水电技术》 北大核心 2020年第11期13-22,共10页

CO2地质封存是世界范围内减少CO2排放量,缓解温室效应的重要手段。深部咸水层分布广泛且CO2封存潜力大,是最具潜力的CO2封存场所。因开展CO2地质封存条件下CO2与储层岩石相互作用的试验成本高昂且持续时间短,数值模拟成为研究CO2长期封... CO2地质封存是世界范围内减少CO2排放量,缓解温室效应的重要手段。深部咸水层分布广泛且CO2封存潜力大,是最具潜力的CO2封存场所。因开展CO2地质封存条件下CO2与储层岩石相互作用的试验成本高昂且持续时间短,数值模拟成为研究CO2长期封存过程CO2储层岩石物理和化学性质演化的重要手段。CO2和储层岩石化学反应的数值模型主要模拟饱含CO2咸水溶液与储层岩石中含有的矿物发生反应,导致矿物溶解和沉淀的过程,而矿物的溶解和沉淀会影响储层岩石孔隙率和渗透率。数值模拟建模过程中矿物热力学和动力学参数的取值差异,导致矿物溶解和沉淀速率的差异,加大了地球化学模拟结果的不确定性。对重要矿物的地球化学反应相关参数(平衡常数、反应速率常数、比表面积)进行了全面总结,指出了相关参数的不确定性是限制数值模拟准确性的决定因素。 展开更多

关键词 二氧化碳地质封存 矿物溶解和沉淀 平衡常数 速率常数 比表面积 不确定性分析 气候变化 人类活动

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超临界二氧化碳在地热开发中的应用研究进展 被引量：12

13

作者 刘松泽 魏建光 +1 位作者 马媛媛 刘雪梅 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1537-1540,共4页

从干热岩特点及开发手段两方面介绍了干热岩地热资源,围绕CO2在深部储层中的超临界特性,展开了其作为压裂液和工质流体的应用研究,对比了CO2-EGS与H2O-EGS的热提取性能,阐述了国内外学者针对CO2-EGS的研究进展。二氧化碳增强型地热系统(... 从干热岩特点及开发手段两方面介绍了干热岩地热资源,围绕CO2在深部储层中的超临界特性,展开了其作为压裂液和工质流体的应用研究,对比了CO2-EGS与H2O-EGS的热提取性能,阐述了国内外学者针对CO2-EGS的研究进展。二氧化碳增强型地热系统(CO2-EGS)与二氧化碳地质封存(CCUS)一体化技术具有较强的可行性,其实现将对缓解化石燃料危机、节能减排具有重要作用。 展开更多

关键词 二氧化碳 增强型地热系统 干热岩 二氧化碳地质封存

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二氧化碳注入砂岩透镜体中裂缝扩展模拟 被引量：9

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作者 于慧 王昕 +3 位作者 崔振东 韩伟歌 张建勇 王燚钊 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期239-249,共11页

二氧化碳地质封存技术是一种减少二氧化碳排放量的有效方式。砂岩透镜体具有良好的储-盖组合,是较为理想的二氧化碳封存场址。砂岩透镜体中注入超临界二氧化碳引起的裂缝萌生、扩展、演化等一系列复杂问题直接决定着封存的安全性。利用A... 二氧化碳地质封存技术是一种减少二氧化碳排放量的有效方式。砂岩透镜体具有良好的储-盖组合,是较为理想的二氧化碳封存场址。砂岩透镜体中注入超临界二氧化碳引起的裂缝萌生、扩展、演化等一系列复杂问题直接决定着封存的安全性。利用ABAQUS数值模拟软件,基于扩展有限元法(XFEM)建立流-固耦合模型,通过将超临界二氧化碳注入砂岩透镜体,观察透镜体内部砂岩储层裂缝破裂过程。数值模拟研究得出结论:在透镜体产状不同的条件下,倾斜透镜体相对于水平透镜体封存能力较差,不适宜进行二氧化碳封存;将二氧化碳以3种不同的流速充注到砂岩透镜体中,流速增加不利于封存的安全性,但是裂缝长度和形态没有发生明显变化;裂缝在扩展过程中裂缝首先变宽成为导流通道,然后变长扩展,裂缝尖端应力先增大达到峰值然后逐渐降低,最终裂缝停止扩展。 展开更多

关键词 二氧化碳地质封存 砂岩透镜体 扩展有限元法 裂缝扩展

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基于自适应杂交遗传算法的CO_2地质封存的储层参数反演研究 被引量：6

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作者 郝艳军 杨顶辉 程远锋 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期4234-4245,共12页

二氧化碳地质封存是减少温室气体排放和减缓温室效应的重要手段.二氧化碳封存的一个重要组成部分是地震监测,即用地震的方法监测封存后的二氧化碳的分布变化.为了实现这个目标,需要建立储层参数与地震性质之间的关系(岩石物理模型)和从... 二氧化碳地质封存是减少温室气体排放和减缓温室效应的重要手段.二氧化碳封存的一个重要组成部分是地震监测,即用地震的方法监测封存后的二氧化碳的分布变化.为了实现这个目标,需要建立储层参数与地震性质之间的关系(岩石物理模型)和从地震监测数据中反演获得储层流体的饱和度等参数.首先,本文以Biot理论为基础,结合多相流模型研究了多个物理参数(孔隙度、二氧化碳饱和度、温度和压力等)对同时含有二氧化碳和水的孔隙介质的波速和衰减等属性的影响.结果表明:孔隙度和二氧化碳饱和度对岩石的频散和衰减属性影响强烈,而温度和压力通过孔隙流体性质对岩石的波速产生影响.然后,本文基于含多相流的Biot理论,应用抗干扰能力强、且具有更好的局部搜索能力和抗早熟能力的自适应杂交遗传算法对实际数据进行了反演研究.对岩心实验数据的反演研究表明了算法的有效性,而且表明含多相流的Biot理论能够很好地解释水和二氧化碳饱和岩石的波速特征.最后,我们将自适应杂交遗传算法应用于实际封存项目的地震监测数据,获得了封存后不同时期的二氧化碳饱和度,达到了用地震方法监测二氧化碳分布的目的. 展开更多

关键词 二氧化碳地质封存 BIOT理论 多相流 遗传算法 储层参数反演

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THM耦合条件下CO_(2)地质封存注入方案优化研究 被引量：5

16

作者 龚耕 李毅 +2 位作者 唐栋 喻浩 蒋中明 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期1084-1096,共13页

我国首个GCS示范工程神华多储层场地出现了单储层吸气量剧增的现象,在其原设计方案下,压缩后变冷的CO_(2)被注入至深部高温含水层中,引起首层含水层中流体压力和温度应力急剧变化,从而导致大量裂隙产生,增加了单储层的可注入性的同时,... 我国首个GCS示范工程神华多储层场地出现了单储层吸气量剧增的现象,在其原设计方案下,压缩后变冷的CO_(2)被注入至深部高温含水层中,引起首层含水层中流体压力和温度应力急剧变化,从而导致大量裂隙产生,增加了单储层的可注入性的同时,降低了系统总体封存能力,并带来了泄露风险。本文基于TOUGH-FLAC三维多相多组分THM耦合数值模拟程序,开发了场地尺度岩体开裂模块来研究CO_(2)注入方案对目标含水层耦合特性和开裂特性的综合影响,并设计了定速率、先增速后定速、间歇定速、间歇变速、二次变速等多类型注入方案,分别计算分析了储层岩体的热力学特性、多相流特性与开裂情况。结果表明:设计方案下含水层产生了较多的开裂现象,是导致其可注入性增大的根本原因,持续注入CO_(2)引起含水层岩体中有效应力大幅度降低,渗透率增加,定速率方案产生的温度应力最小,在设计各类注入方案中,定速率注入方案下储层的裂缝发育最少。 展开更多

关键词 THM耦合 GSC 二氧化碳地质封存 数值模拟 开裂

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鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组CO_2封存的地质条件研究 被引量：4

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作者 孙玉景 周立发 焦尊生 《西北大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期404-412,共9页

对鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组CO_2封存的地质条件,从基本物理条件、储层条件、盖层条件、水文地质条件4方面展开研究。研究认为,马家沟组的地层埋深、正常压力系统和中低温系统为CO_2的有效注入和封存提供了合适的基本物理条件;马家沟... 对鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组CO_2封存的地质条件,从基本物理条件、储层条件、盖层条件、水文地质条件4方面展开研究。研究认为,马家沟组的地层埋深、正常压力系统和中低温系统为CO_2的有效注入和封存提供了合适的基本物理条件;马家沟组储层具备储集CO_2的空间和能力;马家沟组之上不同规模封盖层的相互配置,有效提高了其封盖能力;马家沟组卤水层更是提供了适于CO_2封存的绝佳的流体环境。因此,鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组具备卤水层封存CO_2的优越条件,非常适宜进行CO_2的地质封存。 展开更多

关键词 二氧化碳地质封存 马家沟组 卤水层 奥陶系 鄂尔多斯盆地

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CO_(2)地质封存风险分析的多场耦合数值模拟技术综述 被引量：8

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作者 于恩毅 邸元 +3 位作者 吴辉 曹小朋 张庆福 张传宝 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2075-2090,共16页

二氧化碳捕集、利用和封存是现阶段被广泛认可的减少二氧化碳排放最有效的途径之一,是助力我国实现2060年碳中和目标的重要措施.在二氧化碳地质封存过程中,储层−盖层系统多场耦合数值模拟是认识二氧化碳长期封存过程和论证封存安全性的... 二氧化碳捕集、利用和封存是现阶段被广泛认可的减少二氧化碳排放最有效的途径之一,是助力我国实现2060年碳中和目标的重要措施.在二氧化碳地质封存过程中,储层−盖层系统多场耦合数值模拟是认识二氧化碳长期封存过程和论证封存安全性的核心技术.文章对二氧化碳地质封存储层−盖层系统风险分析的流固热化多场耦合数值模拟技术进行了全面综述,首先给出二氧化碳地质封存多场耦合问题的数学模型,其基本控制方程包括应力平衡方程、质量和能量守恒方程、化学反应和本构关系等;其次总结了全耦合、迭代耦合、弱耦合、显式耦合和拟耦合等常用的耦合问题数值解法;然后介绍了CO_(2)泄漏、地表变形、断层活化和裂缝拓展等地质风险的分析方法;最后针对当前我国二氧化碳地质封存数值模拟技术面临的主要问题,对未来的研究方向给出了建议.论文能够为CO_(2)地质封存场地尺度的相关研究提供有价值的参考. 展开更多

关键词 二氧化碳地质封存 多场耦合 储层−盖层系统 封存安全 数值模拟

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碳封存项目井喷CO_2扩散危险水平分级方法研究 被引量：10

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作者 李琦 石晖 杨多兴 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2070-2078,2084,共10页

针对碳封存（CCS）项目井喷后的二氧化碳（CO_2）气体泄漏扩散对附近居民的影响问题,提出将CO_2井喷速率作为分级指标进行扩散危险水平分级。以内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗地形、气候等条件为环境背景,以神华CCS示范项目为参考,运... 针对碳封存（CCS）项目井喷后的二氧化碳（CO_2）气体泄漏扩散对附近居民的影响问题,提出将CO_2井喷速率作为分级指标进行扩散危险水平分级。以内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗地形、气候等条件为环境背景,以神华CCS示范项目为参考,运用CALPUFF高斯扩散模型模拟发生井喷事故,计算CO_2气体扩散影响范围。根据扩散范围与井喷速率变化的相关关系,对CO_2扩散危险水平进行分级。根据50 000 ppm浓度的最大扩散范围将CO_2井喷扩散分为3个等级：Level1、Level 2、Level 3,对应的井喷速率范围分别为0-2.5、2.5~10.0、10~20 m/s,对应扩散距离分别为0~130、130~180、180~420 m。通过与模拟场地周围环境条件和人群分布特点的交叉分析,当危险性等级为3级时,会威胁到泄漏井筒附近420 m范围内CCS场地内工作人员、散户居民以及附近公路上的过往行人的安全。该项危险水平分级研究工作有助于健全国家相关部门对CCS的监管,同时有利于推动CCS示范项目的健康发展。 展开更多

关键词 二氧化碳地质封存 CO_2气体泄漏 井喷 监测 风险评价

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榆林—神木地区CO_(2)咸水层封存甜点优选 被引量：2

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作者 张小莉 李亚军 +3 位作者 冯淳 王姝慧 罗广惠 李晨阳 《西北大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期900-912,共13页

融合区域重力、磁法、电法、遥感、地震资料和测井资料,分析地层构造特征及可能存在的断裂;对远离断层的区域,基于钻井、录井、测井资料综合分析,通过精细岩性识别、储层物性、盖层特征分析,厘清钻井中优质储层、盖层组合特征及展布;结... 融合区域重力、磁法、电法、遥感、地震资料和测井资料,分析地层构造特征及可能存在的断裂;对远离断层的区域,基于钻井、录井、测井资料综合分析,通过精细岩性识别、储层物性、盖层特征分析,厘清钻井中优质储层、盖层组合特征及展布;结合CO_(2)可注入性实验模拟结果,形成CO_(2)咸水层封存甜点优选技术序列,从而达到优选CO_(2)咸水层封存潜力甜点的目的。研究表明,榆林和神木地区的纸坊组3段、神木及其附近的石千峰组千5段、榆林北部和西北部的延长组长10底部的砂体发育,物性较好,优质储层发育,储盖组合优,远离断层,砂体埋藏深度分别为750~1500 m,1500~2100 m,850~1350 m。研究后认为,纸3段、千5段优质储层发育区为CO_(2)咸水层封存甜点分布有利潜力区,榆林北部和西北部的长10底部优质储层发育区为CO_(2)咸水层封存甜点潜力接替区;和尚沟组、刘家沟组砂体相对不发育,主要为泥质地层,起到良好区域封盖作用。 展开更多

关键词 咸水层 二氧化碳地质封存 测井 储盖组合 甜点 选址

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