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Applied Geophysics 2024年第03期 593-605+620页

作者：郑忆康王冲梁浩鸿王一博曾荣树中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院油气资源研究重点实验室中国科学院大学地球与行星科学学院中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室

2008年6月至2013年8月，在Ketzin二氧化碳封存试验场地有大约67000吨二氧化碳被注入到深部咸水层中。在注入过程中，开展了三维时移地震采集，监测地下二氧化碳流体的运移情况。地震监测结果会受到数据采集和信噪比的限制，而基于多物... 详细信息

2008年6月至2013年8月，在Ketzin二氧化碳封存试验场地有大约67000吨二氧化碳被注入到深部咸水层中。在注入过程中，开展了三维时移地震采集，监测地下二氧化碳流体的运移情况。地震监测结果会受到数据采集和信噪比的限制，而基于多物理场信息约束的储层模拟能够为预测二氧化碳流体的运移提供重要依据，并能够根据地震监测结果对地质模型进行校准。在本项研究中，我们从多物理场信息约束的储层模拟中提取物性参数模型，并开展了三维地震数据的正演模拟。储层模型模拟的地震数据与实际数据的相似性验证了多物理场信息约束的储层模拟方法的有效性，时移地震分析揭示了注入期间及注入后二氧化碳流体的运移趋势。

关键词：地震正演储层模拟二氧化碳封存时移分析

基于二氧化碳封存的超临界两相流动的数值研究

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工程热物理学报 2014年第5期35卷 944-947页

作者：高诚 Qinjun Kang 胥蕊娜陈黎姜培学清华大学热能系二氧化碳资源利用与减排技术北京市重点实验室热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084 洛斯阿拉莫斯国家实验室美国洛斯阿拉莫斯87545 西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室陕西西安710049

格子Boltzmann方法(LBM)在计算复杂结构物理模型时具有独特优势并在模拟两相流动过程中能够高效清晰捕捉相界面。本文介绍了基于Shan-Chen多相模型的格子Boltzmann方法的理论成果以及基于二氧化碳封存的超临界两相流的模拟研究。结果表... 详细信息

格子Boltzmann方法(LBM)在计算复杂结构物理模型时具有独特优势并在模拟两相流动过程中能够高效清晰捕捉相界面。本文介绍了基于Shan-Chen多相模型的格子Boltzmann方法的理论成果以及基于二氧化碳封存的超临界两相流的模拟研究。结果表明,Shan-Chen模型在模拟两相流时符合Laplace定律,且两相层流时的速度分布和相渗曲线均与理论值吻合。二氧化碳封存过程中,较大的注入速率在提高二氧化碳残余俘获量的同时会降低其化学俘获量。

关键词：二氧化碳封存超临界两相流 Shan-Chen模型

二氧化碳封存井筒完整性变化机理研究及泄漏风险评价

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二氧化碳封存井筒完整性变化机理研究及泄漏风险评价

作者：张志超东北石油大学

学位级别：硕士

CO地质埋存是一项有效缓解全球温室效应的技术,而封存系统的完整性是确保该项技术成功的关键。二氧化碳封存系统的完整性可以分为井筒完整性,盖层完整性,且认为井筒完整性问题是引发CO泄漏的最危险环节。因此,本论文通过理论分析以及二... 详细信息

CO地质埋存是一项有效缓解全球温室效应的技术,而封存系统的完整性是确保该项技术成功的关键。二氧化碳封存系统的完整性可以分为井筒完整性,盖层完整性,且认为井筒完整性问题是引发CO泄漏的最危险环节。因此,本论文通过理论分析以及二氧化碳腐蚀水泥样本室内实验,定量地研究了CO封存过程中,不同的腐蚀因素对水泥环腐蚀的影响。得出CO腐蚀主要导致水泥环中的Ca(OH)2、C-S-H、AFt等碱性的矿物溶解,CaCO矿物沉淀。且腐蚀实验温度、CO分压及腐蚀时间分别从60℃0℃、0.5MPaMPa、30d20d增加时,水泥环渗透率增加倍数、强度损失率、腐蚀率都明显增加,这表明随着CO腐蚀温度、二氧化碳分压、腐蚀时间的增加水泥环的腐蚀强度增加。同时,也设计了岩盐作为盖层时,CO腐蚀对井筒组合体完整性变化的室内实验。得出当岩盐作为盖层时,腐蚀后组合体样本的毛细管渗透率从起始渗透率在100m之间下降到100m之间,这表明岩盐作为盖层时,CO腐蚀产物会封堵CO泄漏通道,使封存井筒产生自愈合,从而降低了CO泄漏的风险。此外,本论文也论述了多场耦合数值模拟原理及方法,并进行了CO封存的多场耦合数值模拟研究,得到了与CO腐蚀实验相近的井筒完整性变化规律,形成与腐蚀试验的对比研究,且有力地弥补了室内实验小时间尺度的弊端。最后,本论文通过引入模糊综合评价和层次分析的方法对二氧化碳封存系统的泄漏风险进行系统评价,从而形成从理论分析、室内实验、数值模拟结合系统泄漏风险评价的二氧化碳封存泄漏风险评价体系。

关键词：二氧化碳封存室内实验数值模拟井筒完整性 CO2泄漏风险评价

二氧化碳封存及提高石油采收率的环境风险研究

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安全与环境工程 2012年第3期19卷 55-58页

作者：耿海燕赵东风王嘉麟中国石油大学(华东) 山东青岛266555 中国石油安全环保技术研究院北京100083

随着全球气候变暖效应的加剧,如何降低大气中二氧化碳含量成为一个焦点问题,二氧化碳的地质封存及资源化利用成为可选的有效途径。目前,二氧化碳封存及二氧化碳提高石油采收率的项目已遍布世界各地,但是其存在的环境风险不容忽视。本文... 详细信息

随着全球气候变暖效应的加剧,如何降低大气中二氧化碳含量成为一个焦点问题,二氧化碳的地质封存及资源化利用成为可选的有效途径。目前,二氧化碳封存及二氧化碳提高石油采收率的项目已遍布世界各地,但是其存在的环境风险不容忽视。本文从二氧化碳的封存原理出发,具体分析了二氧化碳地质封存的风险来源及其可能对环境、人体、生态等造成的危害,同时结合二氧化碳提高石油采收率工程的特殊性进行了风险分析,并鉴于我国目前并没有相应的风险评价导则,提出了下一步需要根据相应的风险类型制定出一套适合我国二氧化碳地质封存的风险评价体系的建议。

关键词：二氧化碳封存二氧化碳驱油环境风险风险评价风险管理

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二氧化碳封存异地定向持续监测技术研究

煤炭工程 2020年第9期52卷 37-41页

作者：杨俊哲王振荣许峰王永胜神华神东煤炭集团有限责任公司陕西神木719315 煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054 神华鄂尔多斯煤制油分公司内蒙古鄂尔多斯017209

针对国家能源集团二氧化碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,简称CCS)示范工程压覆补连塔煤矿五盘区煤炭资源的问题,提出了异地定向钻井持续监测技术及方案,并完成了监测孔的现场施工,获取了关键层位监测压力与温度数据。通过异... 详细信息

针对国家能源集团二氧化碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,简称CCS)示范工程压覆补连塔煤矿五盘区煤炭资源的问题,提出了异地定向钻井持续监测技术及方案,并完成了监测孔的现场施工,获取了关键层位监测压力与温度数据。通过异地监测前后数据对比显示,地层压力、温度监测数据基本一致,延续性较好,变化趋势相同,且变化幅度也较接近,表明该异地定向监测项目实施效果较好,实现了CO2地质封存异地持续监测目标,延长了该示范项目监测数据序列,丰富了CO2地质封存手段,对于深入研究CO2长期封存于深部储层的物性变化、安全性以及CO2封存对地质环境的影响具有重要的意义。

关键词：二氧化碳封存煤炭资源开采定向钻井异地监测

东海陆架盆地新生界咸水层二氧化碳封存地质条件及封存前景

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海洋地质前沿 2023年第10期39卷 14-21页

作者：陈建文孙晶杨长清杨传胜谢明英孙晓娜王建强袁勇曹珂中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛266237 崂山实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266237 河海大学海洋学院南京213002 中海石油(中国)有限公司深圳分公司深圳518000

目前可用于封存二氧化碳的地质体包含深部咸水层、枯竭油气田、玄武岩等,其中,深部咸水层广泛分布于全球大多数沉积盆地,具有封存能力大、技术成熟、安全性高、成本低等优点,是一种重要的二氧化碳封存地质体。相较于陆域,海域碳封存具... 详细信息

目前可用于封存二氧化碳的地质体包含深部咸水层、枯竭油气田、玄武岩等,其中,深部咸水层广泛分布于全球大多数沉积盆地,具有封存能力大、技术成熟、安全性高、成本低等优点,是一种重要的二氧化碳封存地质体。相较于陆域,海域碳封存具有封存潜力大、安全性高、环境影响小、封存周期长等优点,是实现“双碳”目标的重要途径。东海陆架盆地面积大,盆地构造稳定性较高,属于次冷-次热盆地,碳封存目标层厚度大、分布广,具有良好的咸水层二氧化碳封存地质条件,且盆地油气勘探开发程度较高,实施二氧化碳咸水层地质封存的工程条件成熟。在中国海域含油气盆地中,东海陆架盆地咸水层二氧化碳地质封存适宜性为高适宜。综合考虑勘探开发程度、区域构造稳定性、地热条件、二氧化碳咸水层地质封存物质条件和地质封存工程实施条件等可影响二氧化碳地质封存前景评价的参数,分别评价了各区带二氧化碳封存前景。其中,台北坳陷和浙东坳陷碳封存前景最好,适宜实施二氧化碳地质封存;长江坳陷和海礁隆起碳封存前景较好,可作为实施二氧化碳地质封存的备选区带。

关键词：地质条件封存前景二氧化碳封存咸水层东海陆架盆地

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废弃天然气水合物藏中二氧化碳封存特性研究

废弃天然气水合物藏中二氧化碳封存特性研究

作者：周航大连理工大学

学位级别：硕士

全球温暖化日益严重,二氧化碳减排刻不容缓。二氧化碳封存被认为是一种时效性较强的减少大气中二氧化碳含量的方法;同时,随着天然气水合物开采技术研究的深入和创新,废弃天然气水合物藏的处理问题被提上日程。围绕上述两个问题,本文提... 详细信息

全球温暖化日益严重,二氧化碳减排刻不容缓。二氧化碳封存被认为是一种时效性较强的减少大气中二氧化碳含量的方法;同时,随着天然气水合物开采技术研究的深入和创新,废弃天然气水合物藏的处理问题被提上日程。围绕上述两个问题,本文提出了在废弃天然气水合物藏中进行二氧化碳封存。首先对二氧化碳水合物相平衡条件进行预测,并基于此,利用核磁共振成像实验平台对气体运移条件下废弃天然气水合物藏内二氧化碳封存特性进行研究,最后针对二氧化碳及其与氮气混合气在废弃天然气水合物藏中封存特性进行了可视化研究。水合物的相平衡是判定二氧化碳水合物能否在废弃天然气水合物藏中稳定存在的关键物性,即判定水合物藏是否适合二氧化碳封存。基于机器学习(神经网络算法和梯度提升回归树算法)算法,本文建立了在多种盐类和有机物作用下的水合物相平衡条件预测模型。预测模型结果显示,梯度提升回归树压力模型的预测准确度和成功率均高于神经网络压力模型,但神经网络模型具有更好的泛化性。对于梯度提升回归树模型来说,梯度提升回归树压力模型的预测精度低于梯度提升回归树温度模型。结果显示基于梯度回归树的温度模型的预测效果最好,且通过与文献中模型的结果对比发现,梯度提升回归树温度模型的结果满足工程精度要求,该模型可以准确预测二氧化碳水合物的相平衡条件。在相平衡模型研究的基础上,本文基于核磁共振平台进行了在废弃天然气水合物藏中气体运移条件下二氧化碳封存实验。分析了不同二氧化碳流动压力、二氧化碳流动速度和流动方式等对二氧化碳水合物生成特性的影响。实验结果显示在水饱和废弃天然气水合物储层中,在二氧化碳气体流动过程中,孔隙水饱和度不是二氧化碳水合物生成的主要控制因素;二氧化碳气体流动压力是二氧化碳水合物生成的关键控制因素,本文中最优的流动压力为3.5 MPa;相对于流动过程,恒压过程更适合二氧化碳水合物生成。为了进一步综合评价废弃天然气水合物藏中二氧化碳封存效果,本文完成了在废弃天然气水合物藏中二氧化碳及其与氮气混合气封存实验,分析了不同二氧化碳与氮气浓度和恒压压力等对二氧化碳水合物生成特性的影响。研究发现在封存过程中,二氧化碳水合物并非同时在所有区域均匀生成;在有氮气存在的工况下,3.2 MPa和3.5 MPa对二氧化碳封存的影响近似,且均优于3.0 MPa;在纯二氧化碳的工况下,压力越高对二氧化碳封存影响越大,最优压力为3.5 MPa。在封存初期,氮气会加速二氧化碳水合物的生成;但从长远角度来看,纯二氧化碳更适于二氧化碳封存。

关键词：天然气水合物二氧化碳封存相平衡渗流

鄂尔多斯盆地吴起地区某区块长4+5二氧化碳封存层特征及潜力评估

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鄂尔多斯盆地吴起地区某区块长4+5二氧化碳封存层特征及潜力评估

作者：吕苗西北大学

学位级别：硕士

二氧化碳（CO2）是一种是导致全球温度升高的主要温室气体。将二氧化封存于地下岩石中已经被认为是一种有效的二氧化碳减排方式。衰竭的油气藏是二氧化碳地质封存的首选场所,因为储层的开发过程中地质构造和物理性质已经充分掌握,且已... 详细信息

二氧化碳（CO2）是一种是导致全球温度升高的主要温室气体。将二氧化封存于地下岩石中已经被认为是一种有效的二氧化碳减排方式。衰竭的油气藏是二氧化碳地质封存的首选场所,因为储层的开发过程中地质构造和物理性质已经充分掌握,且已有的基础设施有利于实施二氧化碳地质封存。陕西省是全国二氧化碳排放大省之一,近几年来陕西省积极参与二氧化碳减排项目。吴起地区某区块位于陕西省境内,其三叠系延长组长4+5段是研究区最主要的含油层,被认为有可能适合二氧化碳地质封存。本次研究主要通过岩心资料、测井资料以及分析测试等资料,从沉积相、砂体展布特征、储层特征几个方面对封存层特征展开研究。在封存层特征研究的基础上,借助地质建模软件建立研究区封存层三维地质模型,对封存层各方面特征进行了定量描述。在建立精细三维地质模型的基础上,开展了二氧化碳注气数值模拟研究,建立了E300组分模型,预测了100年内三种不同的注气方案下二氧化碳在平面、纵向上的运移分布规律以及地层压力变化情况,拟合出总注入量。利用体积法、产量法和物料平衡法计算了研究二氧化碳地质封存容量,分析了计算结果的影响因素。通过本次研究主要取得以下认识：（1）研究区储层构造简单,为一平缓的西倾单斜,局部发育一些低幅度的鼻状构造。长4+51与长4+52顶面埋深大约为1900～2100m,满足二氧化碳地质封存对储层埋深间于800～2500m的要求。研究区长4+5地层属于三角洲前缘亚相沉积,主要发育水下分流河道和分流间湾微相。长4+5储层砂体宽广,连续性较好,砂体平均厚度在9-15m之间。（2）数值模拟结果显示,在二氧化碳注入50年以后,研究区封存层各个位置二氧化碳含气饱和度基本达到平稳的状态,没有超出封存区的范围,继续大范围扩散的可能性不大,能够实现安全封存。拟合结果表明研究区至少能够注入1.581×105t二氧化碳。（3）运用体积法计算得到研究区长4+5储层的二氧化碳有效封存量是1.9116×105t,通过产量法和物质平衡法计算得到的有效封存量是1.6507×105t。综合研究表明,研究区长4+5封存层的地质特征基本满足实施废弃油气藏二氧化碳地质封存的条件,同时,研究区有足够大的有效储存空间确保实施大规模二氧化碳封存的空间和能力。

关键词：二氧化碳封存储层特征数值模拟封存量计算

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中国二氧化碳地质封存潜力评价研究进展

煤炭科学技术 2021年第11期49卷 10-20页

作者：孙腾民刘世奇汪涛中国矿业大学低碳能源研究院江苏徐州221008 中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221116

CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳捕集、利用与封存)技术是减少化石能源发电和工业生产过程中CO_(2)排放的关键技术,也是我国实现碳中和的兜底技术。CO_(2)地质封存是CCUS技术的核心组成部分,决定了CCUS技术的发展潜力... 详细信息

CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳捕集、利用与封存)技术是减少化石能源发电和工业生产过程中CO_(2)排放的关键技术,也是我国实现碳中和的兜底技术。CO_(2)地质封存是CCUS技术的核心组成部分,决定了CCUS技术的发展潜力和发展方向,建立适用我国地质特点的CO_(2)封存潜力评价方法,科学评估我国主要沉积盆地CO_(2)封存潜力是我国CCUS技术发展的基础。国外将CO_(2)地质封存潜力评价分为国家/州级筛选、盆地级评价、场址描述、场址应用4个阶段,并将封存地质体特征、区域地质、评估目的、地方保护、社会健康、封存安全和环境风险等作为主要指标,形成了一系列盆地级别评价指标体系,同时针对不同封存地质体,建立了CSLF(碳封存领导人论坛)法、DOE(美国能源部)法、欧盟法,ECOFYS和TNO-TING法等CO_(2)封存量计算方法。我国封存潜力评估整体处于起步阶段,尚未建立统一、系统的封存潜力评估方法,采用的封存潜力评价方法主要是基于层次分析法的模糊综合评价,并发展了封存潜力的次级盆地评价方法和CO_(2)封存量的溶解度计算方法。我国CO_(2)地质封存潜力巨大、方式多样,封存有利区域为渤海湾盆地、松辽盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、苏北盆地和四川盆地。由于中国地质条件的复杂性,采用不同评价方法评估得到的CO_(2)封存潜力差距较大,亟需对深部咸水层、正在开采或枯竭的油气田、深部不可采煤层、浅海等主要封存地质体开展CO_(2)封存潜力的精细评估。

关键词：二氧化碳封存碳捕集碳中和封存潜力评价沁水盆地