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煤中超临界CO_(2)解吸滞后机理及其对地质封存启示
被引量：
1
1
作者
刘操
闫江伟
+4 位作者
赵春辉
钟福平
贾天让
刘小磊
张航
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期3154-3166,共13页
将CO_(2)注入不可采煤层地质封存既是降低温室气体效应最理想选择之一,也是煤炭工业降低CO_(2)排放、实现低碳化可持续发展的必由之路,然而,煤层CO_(2)地质封存悬而未决的关键问题是:“注入煤层中的CO_(2)到底能否长期停留而安全封存?...
将CO_(2)注入不可采煤层地质封存既是降低温室气体效应最理想选择之一,也是煤炭工业降低CO_(2)排放、实现低碳化可持续发展的必由之路,然而,煤层CO_(2)地质封存悬而未决的关键问题是:“注入煤层中的CO_(2)到底能否长期停留而安全封存?”。鉴于此,在弄清煤体CO_(2)解吸滞后规律的基础上,揭示超临界CO_(2)解吸滞后机理,建立煤层CO_(2)地质封存量化模型,探讨利用解吸滞后实现煤层CO_(2)长期安全封存。研究表明:煤中超临界态CO_(2)解吸滞后程度大于亚临界态CO_(2),在超临界阶段,吸附与解吸等温线形成近似“平行线”的稳定滞后特征;解吸滞后的本质原因是煤中微纳米级亲水性孔隙形成弯液面、产生强大毛细压力、渗吸液态水、截断并固定超临界CO_(2)流体、最终形成了CO_(2)残余封存,例如,煤中直径40~10 nm圆柱形无机孔隙可产生7.30~29.12 MPa毛细压力,足以封堵超临界态CO_(2);以九里山煤样解吸等温线数据为例,采用基于煤层CO_(2)解吸滞后的地质封存量化模型,评估出900~1500 m深部二1煤层封存总量稳定在35~37 m^(3)/t,其中,吸附封存约占80%,残余封存约占15%,而结构封存仅占5%;解吸滞后启示应尽可能采取措施提高煤层残余封存CO_(2)比例,原因是毛细堵塞的残余封存CO_(2)较围岩密封的游离和吸附CO_(2)更安全且没有泄露风险,煤层灰分、水分、孔隙尺寸和形貌等物性参数是影响残余封存效率的主要因素。
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关键词
CO_(2)
地质
封存
超临界CO_(2)
解吸滞后
残余
封存
毛细压力
地质封存量化模型
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职称材料
题名
煤中超临界CO_(2)解吸滞后机理及其对地质封存启示
被引量：
1
1
作者
刘操
闫江伟
赵春辉
钟福平
贾天让
刘小磊
张航
机构
河南理工大学安全科学与工程学院
河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室−省部共建国家重点实验室培育基地
全国煤炭行业瓦斯地质与瓦斯防治工程研究中心
中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心
煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期3154-3166,共13页
基金
河南省高校基本科研业务费专项资金资助项目(NSFRF240301)
河南省科技攻关资助项目(222102320154)
河南省高校重点科研资助项目(22A610009)。
文摘
将CO_(2)注入不可采煤层地质封存既是降低温室气体效应最理想选择之一,也是煤炭工业降低CO_(2)排放、实现低碳化可持续发展的必由之路,然而,煤层CO_(2)地质封存悬而未决的关键问题是:“注入煤层中的CO_(2)到底能否长期停留而安全封存?”。鉴于此,在弄清煤体CO_(2)解吸滞后规律的基础上,揭示超临界CO_(2)解吸滞后机理,建立煤层CO_(2)地质封存量化模型,探讨利用解吸滞后实现煤层CO_(2)长期安全封存。研究表明:煤中超临界态CO_(2)解吸滞后程度大于亚临界态CO_(2),在超临界阶段,吸附与解吸等温线形成近似“平行线”的稳定滞后特征;解吸滞后的本质原因是煤中微纳米级亲水性孔隙形成弯液面、产生强大毛细压力、渗吸液态水、截断并固定超临界CO_(2)流体、最终形成了CO_(2)残余封存,例如,煤中直径40~10 nm圆柱形无机孔隙可产生7.30~29.12 MPa毛细压力,足以封堵超临界态CO_(2);以九里山煤样解吸等温线数据为例,采用基于煤层CO_(2)解吸滞后的地质封存量化模型,评估出900~1500 m深部二1煤层封存总量稳定在35~37 m^(3)/t,其中,吸附封存约占80%,残余封存约占15%,而结构封存仅占5%;解吸滞后启示应尽可能采取措施提高煤层残余封存CO_(2)比例,原因是毛细堵塞的残余封存CO_(2)较围岩密封的游离和吸附CO_(2)更安全且没有泄露风险,煤层灰分、水分、孔隙尺寸和形貌等物性参数是影响残余封存效率的主要因素。
关键词
CO_(2)
地质
封存
超临界CO_(2)
解吸滞后
残余
封存
毛细压力
地质封存量化模型
Keywords
CO_(2) geo-sequestration
supercritical CO_(2)
desorption hysteresis
residual trapping
capillary pressure
Quantitative model for carbon geo-sequestration
分类号
P618.11 [天文地球—矿床学]
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作者
出处
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被引量
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1
煤中超临界CO_(2)解吸滞后机理及其对地质封存启示
刘操
闫江伟
赵春辉
钟福平
贾天让
刘小磊
张航
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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