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CO_(2)-ESGR技术全生命周期碳排放分析 被引量:1
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作者 周军平 董志强 +5 位作者 鲜学福 旷年杰 徐程浩 彭毅凡 李森圣 薛元杰 《天然气工业》 北大核心 2025年第1期195-206,共12页
在页岩气井开采后期,将CO_(2)注入页岩气藏可在提高页岩气采收率的同时实现CO_(2)地质封存(CO_(2)-ESGR),但目前对于CO_(2)-ESGR技术减碳潜力尚缺乏从全生命周期角度进行的研究。为此,分别以重庆市双槐电厂、涪陵页岩气田作为CO_(2)源和... 在页岩气井开采后期,将CO_(2)注入页岩气藏可在提高页岩气采收率的同时实现CO_(2)地质封存(CO_(2)-ESGR),但目前对于CO_(2)-ESGR技术减碳潜力尚缺乏从全生命周期角度进行的研究。为此,分别以重庆市双槐电厂、涪陵页岩气田作为CO_(2)源和汇,采用全生命周期评价方法,建立了CO_(2)-ESGR技术全过程CO_(2)排放量核算模型,进而基于多场耦合作用下CO_(2)、CH_(4)渗流数学模型得到了CO_(2)封存量及页岩气产量,并系统核算了CO_(2)-ESGR全过程CO_(2)排放量,分析了CO_(2)注入压力、页岩中CO_(2)相对CH_(4)的吸附选择性系数(α_(CO_(2)/CH_(4)))等参数对CO_(2)净减排量的影响。研究结果表明:①CO_(2)注入压力和α_(CO_(2)/CH_(4))对于CO_(2)净减排量具有重要影响,α_(CO_(2)/CH_(4))越大,CO_(2)净减排量越大,CO_(2)注入压力增加,CH_(4)累计产量、CO_(2)封存量、CO_(2)净减排量均越大,不同CO_(2)注入压力条件下CO_(2)净减排量为0.85~2.06 tCO_(2)/tCH_(4),而在不同α_(CO_(2)/CH_(4))条件下可达1.59~5.45 tCO_(2)/tCH_(4);②CO_(2)捕集、运输、注入环节是影响CO_(2)-ESGR技术全生命周期CO_(2)净减排量的关键因素,需要考虑不同行业组合、源汇匹配情况对CO_(2)净减排量的影响,进而对全流程CCUS工程实施方案进行优化。结论认为:①该CO_(2)-ESGR工程CO_(2)封存量大于CO_(2)捕集、运输、注入及页岩气生产与利用环节的CO_(2)总排放量,可实现CO_(2)-ESGR全过程CO_(2)负排放,说明CO_(2)-ESGR是实现中国“碳中和”的重要技术路径之一;②下一步研究应综合考虑CO_(2)注入时机、压力、速率等工程参数以及页岩气储层条件等地质因素对于CO_(2)封存量和净减排量的影响,对CO_(2)-ESGR系统进行优化。 展开更多
关键词 页岩气 CCUS co_(2)封存潜力 碳中和 全生命周期评价 co_(2)-ESGR co_(2)净减排
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原生矿物组分对CO_(2)地质捕获形式影响的数值模拟 被引量:1
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作者 李晓媛 岳高凡 宋胜华 《地质通报》 北大核心 2025年第5期921-934,共14页
【研究目的】日益加剧的全球气候变化促使CO_(2)捕集与封存(CCS)技术的实施势在必行。CO_(2)-水岩相互作用机理和过程不仅直接影响CO_(2)储层的安全性和稳定性,还决定了CO_(2)的注入效率和储存量。【研究方法】基于中国首个全流程咸水层... 【研究目的】日益加剧的全球气候变化促使CO_(2)捕集与封存(CCS)技术的实施势在必行。CO_(2)-水岩相互作用机理和过程不仅直接影响CO_(2)储层的安全性和稳定性,还决定了CO_(2)的注入效率和储存量。【研究方法】基于中国首个全流程咸水层CCS示范工程,采用TOUGHREACT ECO_(2)N构建内蒙古神华CCS储层长时间序列的水-CO_(2)-热-化学反应耦合模型,研究储集层原生矿物组分对CO_(2)不同捕获机制转化的影响。【研究结果】鄂尔多斯盆地深部咸水储层有利于CO_(2)的矿化封存,1000年时的矿化封存量达总注入量的64.02%。储集层中方解石、奥长石、钠长石、绿泥石和高岭石均发生不同程度的溶解,生成蒙脱石、铁白云石和片钠铝石沉淀。铁白云石是主要的固碳矿物,水气两相区的封存量最大,最大可达15 kg/m^(3)。奥长石、钠长石和方解石的含量变化对气体和溶解封存的影响较小,对矿.化封存无影响。绿泥石的含量变化对3种封存形式影响较大,当绿泥石初始体积分数从1.9%升高到8.4%时,1000年时矿化封存量从7×10^(8) kg升高至1.6×10^(9) kg,变化量达到9×10^(8) kg。【结论】原生矿物组分种类和含量均会影响CO_(2)不同捕获机制的封存量。研究成果可作为优化现有CO_(2)封存工程设计和合理评价未来CO_(2)封存区选址的依据,助力实现中国碳中和目标。 展开更多
关键词 co_(2)地质封存 原生矿物组分 矿化封存 数值模拟
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CO_(2)-水-岩作用后储层力学损伤演化特征研究进展
3
作者 郝建峰 张家豪 +3 位作者 孙维吉 梁冰 秦冰 郭春雨 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第7期141-150,共10页
为揭示CO_(2)地质封存水-岩耦合作用机制,采用文献调研和理论分析方法介绍CO_(2)-水-岩反应试验条件和方法、CO_(2)作用后储层物化特性、微观结构演化和力学性质劣化特征等,提出CO_(2)-水-岩石多场耦合作用方面的关键问题,并总结分析每... 为揭示CO_(2)地质封存水-岩耦合作用机制,采用文献调研和理论分析方法介绍CO_(2)-水-岩反应试验条件和方法、CO_(2)作用后储层物化特性、微观结构演化和力学性质劣化特征等,提出CO_(2)-水-岩石多场耦合作用方面的关键问题,并总结分析每个关键问题的研究进展。结果表明:CO_(2)浸泡试验缺乏对不同相态及长期动态溶蚀作用的系统性研究,试验装置难以模拟CO_(2)在真实储层内的运移特征;CO_(2)-水-岩反应沉淀生成-运移-粘附机制尚未明确,导致储层孔隙结构演化与力学性质劣化的关联性研究比较薄弱;储层微观结构与宏观力学参数的实质关系尚未建立,制约了多尺度损伤演化模型的构建;储层力学性质劣化模型未充分考虑热-流-固-化-损伤多场耦合作用。 展开更多
关键词 co_(2)地质封存 co_(2)-水-岩 力学性质 损伤演化 微观结构
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盐水层CO_(2)封存稳定性评价指标建立及储层优选 被引量:1
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作者 崔传智 李安慧 +2 位作者 李惊鸿 王俊康 马思源 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第1期41-49,共9页
盐水层中CO_(2)封存被认为是缓解温室效应的主要途径,而CO_(2)长期封存的稳定性受储层和注入参数的影响,目前评价盐水层CO_(2)长期封存稳定性仍缺乏统一的指标.为实现盐水层CO_(2)长期封存稳定性评价,优选能够实现CO_(2)稳定封存的储层... 盐水层中CO_(2)封存被认为是缓解温室效应的主要途径,而CO_(2)长期封存的稳定性受储层和注入参数的影响,目前评价盐水层CO_(2)长期封存稳定性仍缺乏统一的指标.为实现盐水层CO_(2)长期封存稳定性评价,优选能够实现CO_(2)稳定封存的储层和注气强度,提出将封存量和转化速率(或封存速率)作为CO_(2)长期封存稳定性的因素指标.考虑主控因素,基于数值模拟和非线性多元回归分析,结合变异系数法,建立CO_(2)不同封存方式长期封存稳定性的评价指标.利用专家赋权法确定构造、残余、溶解和矿化4种封存方式的权重,建立综合考虑4种封存方式的CO_(2)长期封存稳定性的评价指标,并对CO_(2)封存评价指标划分为较稳定、稳定和不稳定3个等级,实现矿场特定储层及注气强度下的CO_(2)封存稳定性评价.同时,建立储层参数及注入参数影响下的CO_(2)长期封存稳定性评价指标图版,对优选适合CO_(2)长期稳定封存的盐水层具有参考价值. 展开更多
关键词 碳储科学与工程 co_(2)封存 盐水层 数值模拟 稳定性 评价指标 储层优选 渗透率
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苏北断块型圈闭基于安全性CO_(2)地质封存能力计算方法研究
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作者 孙东升 张顺康 +2 位作者 王智林 葛政俊 林波 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第4期641-645,655,共6页
针对苏北盆地断块型圈闭CO_(2)地质封存过程中的安全性问题,在综合考虑断层封闭性、盖层封闭性以及井筒安全性的基础上,结合理论计算、室内实验等方法,明确了相应的安全性界限。在断层封闭性方面,建立了断层连通概率模型;在盖层封闭性方... 针对苏北盆地断块型圈闭CO_(2)地质封存过程中的安全性问题,在综合考虑断层封闭性、盖层封闭性以及井筒安全性的基础上,结合理论计算、室内实验等方法,明确了相应的安全性界限。在断层封闭性方面,建立了断层连通概率模型;在盖层封闭性方面,通过实验测试明确临界压力;在井筒安全性方面,建立了老井CO_(2)注入的标准。在明确断层、盖层及井筒安全边界的基础上,借助数值模拟技术,进行CO_(2)地质封存模拟并计算封存能力。在模拟的过程中,当断层、盖层或井筒的压力状况达到安全边界时,模型停止模拟计算。通过计算模拟模型中的CO_(2)封存量,分析封存位置所占孔隙体积等关键参数,建立了一种针对苏北断块型圈闭CO_(2)地质封存能力的计算方法。采用连续注气和排水注气2种方式,对苏北某断块型圈闭CO_(2)地质封存能力进行了计算,结果表明:圈闭主控断层的开启压力分别为42.9、44.8 MPa,盖层的突破压力最高达到40.5 MPa,套管的破裂压力为45 MPa,连续注气和排水注气对应的封存系数分别为0.04、0.03 t/m^(3)。在排水注气过程中,由于采水井采出一部分地层水,使得压力上升速度较连续注气更加缓慢,最终CO_(2)封存量更高。同时,由于排水注气方式下CO_(2)封存位置所占的孔隙体积出现了明显增加,使得CO_(2)封存系数反而比连续注气方式更小。 展开更多
关键词 co_(2)地质封存 断块型圈闭 安全性 数值模拟 封存能力
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咸水层CO_(2)地质封存储层岩石化学损伤及力学性质劣化试验研究
6
作者 梁冰 李磊磊 +4 位作者 郝建峰 孙维吉 秦冰 刘强 郭春雨 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第6期1123-1131,共9页
为了探究超临界二氧化碳注入咸水层后储层岩石的化学损伤规律,利用自制的恒温恒压超临界CO_(2)-水-岩石热流固化耦合试验系统,测试反应前后储层岩心矿物组分、微观结构、矿物元素及氧化物的变化,分析反应溶液pH值和钙、钾、镁离子浓度... 为了探究超临界二氧化碳注入咸水层后储层岩石的化学损伤规律,利用自制的恒温恒压超临界CO_(2)-水-岩石热流固化耦合试验系统,测试反应前后储层岩心矿物组分、微观结构、矿物元素及氧化物的变化,分析反应溶液pH值和钙、钾、镁离子浓度的变化规律,研究反应前后储层岩心试样质量、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比等物理力学参数演化规律,揭示超临界二氧化碳注入咸水层后储层岩石的化学损伤特征和力学性质劣化规律。研究结果表明:随着反应时间延长,方解石和钾长石的质量分数逐渐减少,钙元素、钾元素及其氧化物的质量分数也随之减少,试样表面粗糙度增大,产生了溶蚀孔;反应溶液的pH值从7.19降至5.68,方解石溶解速率最快,其次是钾长石,最后是伊利石;反应时间内,试样的质量溶蚀率、泊松比逐渐增大,单轴抗压强度和弹性模量逐渐减小。此外,试样的单轴抗压强度与化学作用时间呈指数函数关系,弹性模量、泊松比与化学作用时间呈三次多项式函数关系,据此建立了化学损伤作用下储层岩石的强度预测模型。以弹性模量为损伤变量,得到了岩心的单轴抗压强度和损伤变量之间的关系,揭示了储层岩石的化学损伤机制。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 地质封存 矿物组分 化学损伤 力学参数 损伤变量
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致密砂岩气藏CO_(2)增能压裂的碳埋存机理
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作者 赵金省 严繁 +3 位作者 肖元相 张庆祝 章思鹏 李攀 《天然气工业》 北大核心 2025年第8期77-87,共11页
在“双碳”目标背景下,致密砂岩气藏CO_(2)增能压裂技术兼具提高压裂液返排效率、补充地层能量及实现CO_(2)埋存的双重作用,揭示CO_(2)增能压裂的碳埋存机理具有重要理论意义和指导作用。为此,通过室内实验研究,结合核磁共振、启动压力... 在“双碳”目标背景下,致密砂岩气藏CO_(2)增能压裂技术兼具提高压裂液返排效率、补充地层能量及实现CO_(2)埋存的双重作用,揭示CO_(2)增能压裂的碳埋存机理具有重要理论意义和指导作用。为此,通过室内实验研究,结合核磁共振、启动压力梯度测试、X射线衍射等手段,系统评价了致密砂岩气藏CO_(2)增能压裂的碳埋存效果,分析了不同压力下CO_(2)埋存率的变化规律,阐明了束缚埋存与溶解固化埋存的作用机理,指出了裂缝闭合滞留的关键影响因素,最后明确了CO_(2)增能压裂过程中的碳埋存规律。研究结果表明:①CO_(2)增能压裂以束缚碳埋存为主,压力高于超临界压力时,束缚碳埋存率可达60%以上,且受启动压力梯度显著影响,梯度越大,CO_(2)埋存率越高;②溶解固化碳埋存率介于5%~30%,在超临界压力附近达到峰值(10%~30%),其效果受矿物成分控制,方解石、白云石及黏土矿物易被溶蚀并生成高岭石等沉淀,进而改变储层孔喉结构;③裂缝闭合滞留碳埋存率主要受闭合压力主导,液体返排率与铺砂浓度次之,支撑剂类型影响最小。结论认为,CO_(2)增能压裂在致密砂岩气藏中可实现高效碳埋存,研究成果为优化CO_(2)增能压裂工艺及预测碳埋存效果提供了理论依据,对推动低碳油气开发具有重要指导价值。 展开更多
关键词 致密砂岩气藏 co_(2)增能压裂 co_(2)埋存 束缚碳埋存 溶解固化碳埋存 孔喉分布 启动压力梯度 核磁共振
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SiO_(2)纳米粒子对CO_(2)地质封存页岩盖层突破压力的影响
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作者 李颖 梁浩 +5 位作者 李海涛 周军平 李可 LEONHARD Ganzer 黄天杰 潘若生 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期108-115,共8页
以鄂尔多斯盆地刘家沟组页岩盖层为研究对象,在页岩盖层所处的温压条件下,试验研究随CO_(2)拌注不同质量分数纳米SiO_(2)(SNPs)对页岩盖层突破压力的影响,并对页岩盖层岩石在突破试验前后的孔隙度、渗透率进行对比分析。采用扫描电镜对... 以鄂尔多斯盆地刘家沟组页岩盖层为研究对象,在页岩盖层所处的温压条件下,试验研究随CO_(2)拌注不同质量分数纳米SiO_(2)(SNPs)对页岩盖层突破压力的影响,并对页岩盖层岩石在突破试验前后的孔隙度、渗透率进行对比分析。采用扫描电镜对比试验前后岩样的微观孔隙结构与微观形貌,计算试验过程中SNPs-CO_(2)流体密度和黏度,明确随CO_(2)拌注不同质量分数SNPs对盖层封堵能力的影响,以深入揭示SNPs强化盖层封堵能力的潜力及机制。结果表明:SNPs能有效封堵页岩盖层中的孔隙和裂缝,降低岩石的孔隙度和渗透率,增大盖层岩石突破压力,增强盖层封堵能力;随纳米流体中SNPs的质量分数增加,含裂缝和不含裂缝岩心的突破压力增大,孔隙度与渗透率均减小;SNPs在一定注入质量分数范围内分布较为均匀,可在盖层孔隙表面形成有效保护层,增强盖层封堵能力;SNPs-CO_(2)流体密度较纯CO_(2)大,会限制CO_(2)向盖层岩石的迁移,减少CO_(2)与盖层岩石的相互作用;SNPs-CO_(2)流体黏度较纯CO_(2)大,会降低流体在盖层中的渗透能力并增加其在盖层中的流动阻力;储层孔隙度与渗透率均高于盖层,且SNPs-CO_(2)流体黏度与密度增大对流体在储层和盖层中的运移影响不大,因此SNPs对CO_(2)在储层中的运移情况影响较小。 展开更多
关键词 co_(2)地质封存 纳米SiO_(2) 突破压力 盖层 封堵能力
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CO_(2)管道多级节流放空特性研究
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作者 范振宁 梁海宁 +5 位作者 房茂立 赫一凡 于帅 闫兴清 赵坤 喻健良 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第5期1761-1769,共9页
基于工业规模CO_(2)管道节流试验装置,开展了两组不同节流阀门开度的二级管道节流试验。利用等焓节流模型和GERG—2008状态方程绘制等焓曲线,用以探究CO_(2)管道多级节流放空特性并为实际管道节流放空操作提供相关建议。结果表明:在靠... 基于工业规模CO_(2)管道节流试验装置,开展了两组不同节流阀门开度的二级管道节流试验。利用等焓节流模型和GERG—2008状态方程绘制等焓曲线,用以探究CO_(2)管道多级节流放空特性并为实际管道节流放空操作提供相关建议。结果表明:在靠近三相点附近,等焓节流下游温度会随下游压力的微小变化而有明显下降,定义该区为快速温降区;节流阀开度的减小可以提升一级节流阀下游最低温度(阀门开度均为100%时为-32.01℃,开度均为50%时为-12.75℃),但会使二级节流阀下游温度降低(100%阀门开度时为-35.96℃,50%阀门开度时为-44.58℃);阀门开度的减小可使一级节流管内CO_(2)相变过程远离三相点附近的快速温降区,但会使二级节流管内CO_(2)相变过程靠近快速温降区。 展开更多
关键词 安全工程 碳捕集、利用与封存 co_(2)管道 二级节流 等焓模型 放空特性
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枯竭气藏盐膏岩盖层CO_(2)封存密闭性评价研究
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作者 蒋贝贝 刘佳波 +4 位作者 张国强 王栋 李颖 罗红文 周浪 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第4期646-655,共10页
在全球碳中和战略的背景下,以CO_(2)为主的温室气体排放不断增加,对全球气候、生态系统和人类生活产生了不利影响。CO_(2)地质封存是实现碳中和目标的重要技术手段,而盖层作为潜在封存构造的封堵屏障,其密闭性是关乎CO_(2)长期甚至永久... 在全球碳中和战略的背景下,以CO_(2)为主的温室气体排放不断增加,对全球气候、生态系统和人类生活产生了不利影响。CO_(2)地质封存是实现碳中和目标的重要技术手段,而盖层作为潜在封存构造的封堵屏障,其密闭性是关乎CO_(2)长期甚至永久封存的关键。盐膏岩盖层具有低孔、低渗、稳定性好和高突破压力等优良特性,可作为CO_(2)长期安全封存的盖层。然而,盐膏岩盖层与其他岩性盖层的物化性质存在较大差异,导致盐膏岩盖层CO_(2)封存密闭性评价仍然面临挑战,亟须建立一种适用于盐膏岩盖层的CO_(2)封存密闭性评价方法。首先,基于层次分析法,综合考虑盖层宏观指标、微观指标和突破压力等关键盖层密闭性影响因素,建立了盐膏岩盖层CO_(2)封存密闭性评价指标体系,并划分了不同指标的4个优劣等级,得出各指标对盐膏岩盖层的密闭性影响权重。其次,结合模糊数学综合评价法,计算出盐膏岩盖层CO_(2)封存密闭性评价总权值,形成了一套适合盐膏岩盖层的CO_(2)封存密闭性综合评价方法。最终,以四川盆地高石梯—磨溪区块为例,系统评价了这一潜在枯竭气藏盐膏岩盖层的CO_(2)封存密闭能力,发现高石梯—磨溪构造气藏盖层密闭性评价总权值为[2.5,3.0],评价等级为“较好”,说明具备较好的CO_(2)封存能力,适合未来开展CCS(碳捕集与封存)技术应用。研究成果可为盐膏岩盖层枯竭气藏CO_(2)埋存选址及封存安全评价提供一定的技术指导。 展开更多
关键词 四川盆地 枯竭气藏 盐膏岩盖层 co_(2)封存 密闭性评价
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CO_(2)水合物蓄冷空调系统的热力学分析
11
作者 张玉梅 马国远 王磊 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第2期121-129,共9页
为了转移建筑峰值负荷,提出一种CO_(2)水合物蓄冷空调系统,该系统以CO_(2)为循环工质,以CO_(2)水合物为蓄冷介质,采用直接接触式蓄冷方式,可有效减少传热热阻,提高系统性能。基于热力学循环分析方法,对CO_(2)水合物蓄冷系统循环建立数... 为了转移建筑峰值负荷,提出一种CO_(2)水合物蓄冷空调系统,该系统以CO_(2)为循环工质,以CO_(2)水合物为蓄冷介质,采用直接接触式蓄冷方式,可有效减少传热热阻,提高系统性能。基于热力学循环分析方法,对CO_(2)水合物蓄冷系统循环建立数学模型,进行理论分析,结果表明:当CO_(2)消耗量增加到制冷剂质量流量的20%时,系统的性能系数增加到原来的1.25倍。根据温度降低CO_(2)水合物更容易生成的特性,随着蒸发温度的升高,潜热蓄冷量减少,总瞬时蓄冷量和压缩机功耗降低,系统性能系数增大。升高蒸发温度和降低气冷器出口温度有助于提升蓄冷系统的性能。气冷器出口温度对系统的最优排气压力影响较大,而蒸发温度的变化对系统最优排气压力影响较小。当蒸发温度从2℃升高到8℃时,系统的最优排气压力值均维持在8.6 MPa左右。当气冷器出口温度从35℃升高到45℃时,最优排气压力的平均上升幅度约为0.24 MPa/℃。 展开更多
关键词 co_(2)水合物 蓄冷空调 蓄冷介质 直接接触 性能系数 最优排气压力
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ScCO_(2)作用下高阶构造煤吸附热变化特征及机制
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作者 张小东 王康 +2 位作者 卢铁 王芳芳 张硕 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期81-91,共11页
CO_(2)注入深部煤层强化煤层气开采(CO_(2)-ECBM)具有减少温室气体排放、提高深部煤层气开采效率的意义。为了揭示深部煤层实施CO_(2)-ECBM中超临界二氧化碳(ScCO_(2))对不同破坏程度煤的吸附性的影响规律,对变质程度较高的贫煤和无烟... CO_(2)注入深部煤层强化煤层气开采(CO_(2)-ECBM)具有减少温室气体排放、提高深部煤层气开采效率的意义。为了揭示深部煤层实施CO_(2)-ECBM中超临界二氧化碳(ScCO_(2))对不同破坏程度煤的吸附性的影响规律,对变质程度较高的贫煤和无烟煤开展ScCO_(2)改造试验,基于煤的矿物组成、孔隙性的差异和吸附热变化测试结果,探讨ScCO_(2)对高阶构造煤吸附热的影响机制。结果表明:ScCO_(2)对碳酸盐类矿物改造效果最好,其次是黏土矿物,而对石英影响最小;ScCO_(2)对贫煤的改造效果强于无烟煤,贫煤构造煤的积分吸附热大于原生结构煤,且ScCO_(2)改造后构造煤的积分吸附热增加幅度更明显;ScCO_(2)改造后,温度增加,强化了温度对煤样积分吸附热的影响,压力增加,无烟煤积分吸附热的降低幅度变大,而贫煤积分吸附热的增幅先变大后减小。 展开更多
关键词 co_(2)地质封存 Scco_(2) 高阶构造煤 吸附热
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致密砂岩孔隙结构对两相驱替特征及CO_(2)封存效率的影响机制
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作者 杨柳 吉明秀 +4 位作者 赵艳 耿振坤 李思源 马雄德 张谦 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1187-1195,1204,共10页
深部咸水含水层具有巨大的CO_(2)封存潜力,研究致密砂岩CO_(2)-水两相驱替机制对实现高效安全的CO_(2)咸水层封存具有重要意义。对两个具有不同孔隙结构特征的低渗透砂岩开展了CO_(2)-水两相驱替试验,利用核磁共振(nuclear magnetic res... 深部咸水含水层具有巨大的CO_(2)封存潜力,研究致密砂岩CO_(2)-水两相驱替机制对实现高效安全的CO_(2)咸水层封存具有重要意义。对两个具有不同孔隙结构特征的低渗透砂岩开展了CO_(2)-水两相驱替试验,利用核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)和磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术对气驱和吸水两个阶段气水两相的分布进行了定量及可视化研究,分析了岩芯孔径分布、非均质性及渗透率差异等对两相驱替特征的影响机制。研究表明在气驱阶段CO_(2)相优先被捕获在较大的孔隙中,大孔分布较多的岩芯表现出更高的CO_(2)饱和度;但在吸水阶段小孔占比更高、渗透率更低的岩芯内捕获的CO_(2)相不易被水驱走,表现出更高的CO_(2)封存效率;岩芯局部渗透率变化对最终的残余气分布影响显著,渗透率较低的区域具有更高的最终残余气饱和度和封存效率。研究可进一步完善CO_(2)咸水含水层封存项目中的储层优选、高效封存以及安全性评估等理论体系。 展开更多
关键词 咸水层co_(2)封存 两相驱替 孔隙结构特征 局部渗透率 残余气饱和度
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CO_(2)地质封存岩石力学问题研究进展
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作者 于子望 卢帅屹 +1 位作者 白林 郑天琪 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2025年第3期930-942,共13页
温室气体排放导致全球气候变化严重,世界各国正在采取措施缓解碳排放造成的温室效应。二氧化碳捕集与封存(CCS)作为一种大规模的温室气体减排技术正在兴起,并逐渐成为缓解温室效应的最重要手段之一。该技术在实施过程中存在一系列问题,... 温室气体排放导致全球气候变化严重,世界各国正在采取措施缓解碳排放造成的温室效应。二氧化碳捕集与封存(CCS)作为一种大规模的温室气体减排技术正在兴起,并逐渐成为缓解温室效应的最重要手段之一。该技术在实施过程中存在一系列问题,其中注入封存引起的地质力学问题不容忽视。本文综述了CCS中由于注入封存引发的地质力学问题所带来的影响和危害。结果表明:CO_(2)注入引发孔隙压力变化、热应力及化学-力学耦合作用,导致储层岩石强度降低、变形加剧,进而引发地表变形;InSAR技术能够有效监测地表变形,场地微震监测揭示了注入速率与地震活动的直接关联,控制注入速率与压力可有效降低盖层破裂与断层活化的概率;数值模拟是评估场地地质力学风险的主要手段,场地盖层优先选择低渗透、低反应性岩石,可减少泄漏风险,并且需综合断层应力状态规避高活动性断层区域。 展开更多
关键词 co_(2)地质封存 场地监测 数值模拟 岩石力学 热效应
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CO_(2)地质封存与利用技术发展态势与展望 被引量:2
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作者 方杰 雷宏武 +3 位作者 时俊杰 白冰 李娜娜 赵晏强 《热力发电》 北大核心 2025年第6期157-167,共11页
碳捕集、利用与封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技术是缓解CO_(2)排放对环境影响的关键技术,CO_(2)地质封存与利用是CCUS技术的重要组成部分。分析了CO_(2)地质封存与利用技术领域的全球发展态势,从政策体系建设、... 碳捕集、利用与封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技术是缓解CO_(2)排放对环境影响的关键技术,CO_(2)地质封存与利用是CCUS技术的重要组成部分。分析了CO_(2)地质封存与利用技术领域的全球发展态势,从政策体系建设、项目实施、研究成果等方面梳理了我国的发展现状,通过文本分析解读了该领域的研究热点,最后对CO_(2)地质封存与利用技术的发展进行了展望。研究指出:当前CO_(2)地质封存与利用领域研究热点主要集中于枯竭油气藏封存、诱发地震机理与监测、泄漏监测与环境评价、CO_(2)封存与能源资源协同开发利用、快速矿化封存等方面;未来应重视CO_(2)封存与利用中复杂多场多相的耦合研究,致力于构建全流程智能化的CO_(2)地质封存与利用系统,并积极探索多元化的CCUS产业发展模式。 展开更多
关键词 co_(2)地质封存与利用 发展态势 研究热点 展望
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枯竭页岩气储层CO_(2)地质封存机理及潜力评估方法 被引量:1
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作者 成其 汤积仁 +4 位作者 卢义玉 陆朝晖 贾云中 周军平 张弛 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1695-1704,共10页
页岩气在我国已实现大规模商业化开发,未来大量资源枯竭的页岩气水平井可提供巨大的CO_(2)封存容量。但页岩气储层的地质特征与深部咸水层、油气藏等常规封存地质体有显著区别,目前CO_(2)在页岩地层中的圈闭机理、封存机制及封存潜力评... 页岩气在我国已实现大规模商业化开发,未来大量资源枯竭的页岩气水平井可提供巨大的CO_(2)封存容量。但页岩气储层的地质特征与深部咸水层、油气藏等常规封存地质体有显著区别,目前CO_(2)在页岩地层中的圈闭机理、封存机制及封存潜力评估方法有待进一步研究。以页岩气储层的地质特征为基础,分析了CO_(2)在页岩气储层中的圈闭机理及封存机制。CO_(2)地质封存可以视作页岩气生产的逆过程,主要的封存空间为产出页岩气所占据的原始孔裂隙空间。基于改造储层体积(SRV)作为CO_(2)封存空间的前提,结合有效容积法和“游离-吸附-溶解”多重封存机制,以盖层安全性为约束条件,建立了页岩气储层CO_(2)封存潜力评估模型;基于我国页岩气开发的现状,初步评估了我国未来枯竭页岩气储层CO_(2)封存潜力。结果表明:在垂直方向上,毛细管力封闭是页岩盖层对CO_(2)的主要封闭机理;在水平方向上,SRV被未经改造的致密页岩包围,可形成对CO_(2)侧向运移的有效屏障。基于以上机理研究,结合我国页岩气勘探开发的一般经验,计算得到页岩气水平井单井控制SRV内的最大CO_(2)封存潜力可达71.2万t,其中游离封存机制的占比为41.82%,吸附封存机制的占比为56.79%,溶解封存机制的占比为1.39%。初步评估我国现有页岩气井的CO_(2)封存潜力为15.02亿t,未来新增页岩气井的封存潜力为121.04亿t。 展开更多
关键词 co_(2)地质封存 页岩气储层 圈闭机理 封存机制 封存潜力
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咸水层中液态与超临界CO_(2)运移特征和封存方式 被引量:2
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作者 彭玺伊 王延永 +3 位作者 李嵩 王晓光 崔国栋 何勇明 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第2期99-106,共8页
【目的】CO_(2)咸水层封存是实现大规模温室气体减排的关键技术。对离岸浅部咸水层,海洋低温环境与上覆海水压力作用使其温度和压力条件相较于相同埋深陆上咸水层差异明显,地层内CO_(2)可能以液态形式存在。与超临界态相比,液态CO_(2)... 【目的】CO_(2)咸水层封存是实现大规模温室气体减排的关键技术。对离岸浅部咸水层,海洋低温环境与上覆海水压力作用使其温度和压力条件相较于相同埋深陆上咸水层差异明显,地层内CO_(2)可能以液态形式存在。与超临界态相比,液态CO_(2)的密度、黏度及其在地层水中的溶解度更高,影响其运移和封存过程。现有研究以超临界CO_(2)为主,液态CO_(2)在咸水层中的运移和封存规律缺乏深入认识。【方法】考虑液态与超临界态CO_(2)特征,构建浮力与毛管力作用下CO_(2)运移与封存的数学模型。基于高精度两相渗流数值模拟,对比注气结束后液态与超临界态CO_(2)在咸水层中的运移特征和封存方式变化规律。【结果和结论】结果表明:与超临界态相比,浮力主导下液态CO_(2)垂向运移速率降低,波及体积减小。25 a后不同封存方式下液态CO_(2)的封存量要明显低于超临界态,咸水层的封存容量更难被充分利用。局部毛管力封存占比55%,残余气封存约为40%,溶解气封存占比5%,相态对不同封存方式贡献的影响较小。地温梯度的增大有利于强化液态CO_(2)的垂向运移,增加其波及体积,提高不同封存方式封存量及咸水层封存容量的利用效率。相同埋深条件下,超临界CO_(2)在陆上与离岸咸水层中运移特征和封存量呈现明显差异。离岸咸水层中超临界CO_(2)的垂向运移被抑制,降低了局部毛管力和残余气作用下CO_(2)封存量,不利于咸水层封存容量的有效利用。研究成果可为陆上和离岸咸水层CO_(2)高效封存提供一定指导。 展开更多
关键词 咸水层 co_(2)地质封存 相态 浮力 毛管力 封存方式
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基于深部煤炭地下气化的CO_(2)地质封存潜力及研究进展 被引量:1
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作者 王炜彬 刘淑琴 +4 位作者 戚川 刘岳明 杨瑞召 蒋斌斌 李井峰 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第4期14-23,共10页
深部煤炭地下气化耦合CO_(2)封存(UCG-CCS)是实现煤炭清洁开发与碳减排的关键技术,在提高燃空腔利用率的同时,将CO_(2)进行地质封存,具有注入性好、密闭性复杂、节约运输成本和埋存潜力巨大等特点,近年来成为CO_(2)封存研究的热点。从... 深部煤炭地下气化耦合CO_(2)封存(UCG-CCS)是实现煤炭清洁开发与碳减排的关键技术,在提高燃空腔利用率的同时,将CO_(2)进行地质封存,具有注入性好、密闭性复杂、节约运输成本和埋存潜力巨大等特点,近年来成为CO_(2)封存研究的热点。从机理研究、稳定性评价、封存效能及泄漏监测4个维度系统综述其研究进展:①深部煤炭地下气化燃空腔深度、温度有利于超临界CO_(2)封存,燃空腔的高渗透性可保证CO_(2)良好注入;气化残焦、灰渣和垮落的岩石具有吸附和矿化能力;与燃空腔内咸水层的长期相互作用有利于CO_(2)溶解封存。②空腔密闭性与气化煤层厚度、气化面宽度、留存煤柱宽度、地层深度和地质构造等因素有关,通过气化炉结构综合设计确保密闭性;需控制CO_(2)注入压力避免突破盖层压力;CO_(2)地质封存长期运移依赖于长周期数值模拟及工程观测;注入井和生产井是CO_(2)泄漏的重要途径。③地下气化燃空腔封存能力取决于燃空腔形貌、产气量和产气组分,目前亟需一种准确的煤炭地下气化燃空腔封存CO_(2)封存能力评价模型。④泄漏监测是工程封存CO_(2)必不可少的风险管控环节,CO_(2)封存需长期监测地表变形、井筒泄漏及污染物迁移,但面临地层非均质性、高温腐蚀、信号衰减等挑战,需构建多相渗流模型及环境可持续性指数评估体系保障安全。 展开更多
关键词 深部煤炭地下气化 燃空腔 co_(2) 地质封存 封存机理
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CO_(2)海底咸水层封存波及范围地震监测方法研究:以Sleipner CCS项目为例 被引量:3
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作者 彭文睿 邢磊 +1 位作者 李倩倩 王旭 《海洋地质与第四纪地质》 北大核心 2025年第1期210-224,共15页
咸水层封存占CO_(2)封存潜力的98%,过去针对CO_(2)海底咸水层波及范围四维地震监测的研究多是通过时延地震资料之间的差异性进行定性分析,缺少测井资料的约束。本文基于Sleipner咸水层CO_(2)封存项目采集的测井和四维地震资料,对CO_(2)... 咸水层封存占CO_(2)封存潜力的98%,过去针对CO_(2)海底咸水层波及范围四维地震监测的研究多是通过时延地震资料之间的差异性进行定性分析,缺少测井资料的约束。本文基于Sleipner咸水层CO_(2)封存项目采集的测井和四维地震资料,对CO_(2)海底咸水层封存波及范围地震监测方法进行研究。通过岩石物理建模,应用井控地震属性分析技术研究CO_(2)注入过程中CO_(2)-盐水两相介质变化引起的各向异性响应特征,优选对CO_(2)饱和度变化敏感的地震属性,通过地震正反演相结合的多属性分析实现对时移CO_(2)咸水层封存波及范围监测。研究发现随着CO_(2)饱和度的增加,饱和岩石的体积模量、体积密度、纵波速度和横波速度均有所下降,正演模拟结果中总体振幅升高,且随着CO_(2)注入量的增加,其振幅变化幅度减小,均方根振幅属性对CO_(2)饱和度变化最为敏感。在注入期间,CO_(2)在层内主要沿SSW-NNE运移,并在构造高部位聚集;垂向上,CO_(2)从注入点向上层运移,下层达到最大波及范围的时间早于上层,结合储层性质和构造解释结果,CO_(2)在储层内的波及范围主要受各项异性渗透率和构造高低控制。 展开更多
关键词 co_(2)海底咸水层封存 地震监测 正演模拟 属性分析
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压缩CO_(2)储能技术研究现状及发展趋势 被引量:1
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作者 关苏敏 钟声远 +5 位作者 李翰宸 丁若晨 苏文 蔺新星 汤正阳 杜娟 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第1期240-254,共15页
作为一种新型的压缩储能技术,压缩CO_(2)储能近年来受到学术界及企业界的广泛关注,可满足我国大规模长时储能的需求,具有良好的发展前景。对此,本文从压缩CO_(2)储能系统、CO_(2)存储装置两方面梳理了该技术的研究现状。结果表明,现有压... 作为一种新型的压缩储能技术,压缩CO_(2)储能近年来受到学术界及企业界的广泛关注,可满足我国大规模长时储能的需求,具有良好的发展前景。对此,本文从压缩CO_(2)储能系统、CO_(2)存储装置两方面梳理了该技术的研究现状。结果表明,现有压缩CO_(2)储能系统主要分为5类,即低压罐超临界/高压罐超临界储能、低压罐液态/高压罐超临界储能、低压罐气态/高压罐超临界储能、低压罐液态/高压罐液态储能、低压罐气态/高压罐液态储能。理论研究主要在于系统性能的稳态分析,鲜有系统全工况的动态特性分析,而示范项目则多采用高压液态-低压常压柔性存储的储能方案。对于CO_(2)存储装置,主要有地下咸水层、地下盐穴、柔性储气棚、吸附储气床、储气罐及储液罐,其中柔性储气棚、储气/液罐已有工程应用,但储气棚体积巨大,而储罐内CO_(2)在充放电过程中的热力特性仍需进一步研究。在此基础上,本文介绍了压缩CO_(2)储能系统未来发展的趋势。一方面,压缩CO_(2)储能涉及多种能源形式,可与外界冷热源及其他热力系统耦合,以满足负荷侧冷热电储的需求,提高系统整体能效水平。另一方面,可引入有机工质与CO_(2)混合,解决低压CO_(2)液态存储的易结干冰、系统压比较低的问题,从而实现高低压液态存储,以极大提高压缩储能密度。 展开更多
关键词 压缩co_(2)储能 co_(2)存储装置 多能系统 co_(2)混合工质
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