什麼是二氧化碳地質封存

❶ co2封存利用的主要方法有哪些

當前的封存方式主要有以下幾種。
一是將高壓的二氧化碳注入到海底深入。在海面下500米內，二氧化碳可能會以氣態的形式逸出；在500米到2500米，二氧化碳以液態的形式存在，但密度小於海水，二氧化碳有可能浮到海面最終逸出；在2500米以下，二氧化碳以液態存在，且密度大於海水，可視作較為安全了。一般認為，3000米以下的海洋區域才可作為二氧化碳封存地。海洋封存目前較為成熟，挪威北海1996年建立了世界首個二氧化碳封存裝置，迄今裝置運行良好，封存的二氧化碳未出現泄漏情況。但人們對海洋封存仍然存在兩大擔憂，一則是可能會造成海水酸化，破壞生態，二則封存的二氧化碳一旦受到地殼的影響重新進入大氣層，則所有的努力付諸東流。二氧化碳的海洋封存費用主要有二氧化碳的運輸和封存構成，輪船運輸100到500千米封存1噸二氧化碳的費用約為13.8到15.2美元。管道運輸短距離來講（100千米），封存費用低於輪船運輸，長距離（大於
500千米），封存費用則高於輪船運輸。採用管道運輸100到500千米封存1噸二氧化碳到3000米海平面下的費用為6.2美元到31.1美元。
二是將二氧化碳埋到地下，進行地質封存。在地下800到1000米處，超臨界狀態的二氧化碳具有液體特性。此項技術也較為成熟，在阿爾及利亞建有示範裝置。另外，將二氧化碳注到快要枯竭的油井裡，可使得採油率提升，此項技術被稱EOR，在石油工業上開始廣泛應用。這些都為二氧化碳地質封存提供了技術保障。把二氧化碳埋藏到煤床里，可以提高甲烷的采出量，但這種技術有待進一步研究。將二氧化碳直接埋藏到廢棄的天然氣井或油井裡，則可視作非常成熟的技術，此類機理研究較為全面，如果天然氣能夠安全的封存在地下，人們找不出其他理由為什麼二氧化碳不能老老實實的待在地下。二氧化碳地下封存的費用取決於封存地的選擇，大約封存每噸二氧化碳花費0.6到8.3美元不等，如果應用到EOR里，二氧化碳的封存則可以盈利每噸10~16美元。
此外還可以將二氧化碳注到鹽鹼湖。二氧化碳可與鹽鹼湖裡的一些鹼性物質反應生成礦物質鹽，從而達到固碳的功能。另外二氧化碳可以與一些硅酸鹽物質反應生成二氧化硅和碳酸鹽物質，從而達到固碳的功能。

❷ 深部鹹水層二氧化碳地質封存選址研究現狀

大概從2004年開始，隨著氣候談判的壓力增大，中國學術界開始密切關注CO₂地質封存問題，並開始討論CO₂地質封存以及後來提出的CCS和CCUS的相關科學問題。如曾榮樹等（2004）、周蒂（2005）、孫樞（2006）、李小春等（2007）、許志剛等（2009）、張鴻翔等（2010），等等。

深部鹹水層作為我國規模化CO₂地質封存的首選儲層，首先需要對全國范圍內的封存容量進行評估。據估計我國深部鹹水層理論封存容量為3.016×1012t。考慮到安全性和經濟性等因素，目前可利用容量可能只佔其中的一小部分。即使如此，深部鹹水層CO₂地質封存也可發揮長達一個世紀的作用（Li et al.，2009）。

李小春等先後對我國CO₂-EOR、CO₂-ECBM和深部鹹水層的CO₂地質封存潛力進行了評價（劉延鋒等，2006；李小春等，2007）。藉助GIS平台對中國深部鹹水層CO₂封存優先區域進行了評估。在收集大量水文地質、石油勘探等資料的基礎上，將中國大陸地區24個主要沉積盆地分為70個封存分區，利用溶解度法計算了各封存分區地下1～3 km深度內深部鹹水層的CO₂封存容量。根據分區內及其周邊CO₂集中排放量，對各分區進行了分級評價。研究結果表明，中國深部鹹水層CO₂封存容量達1440×10⁸t，約為2003年中國大陸地區CO₂排放量的40.5倍。華北平原大部、四川盆地北部、東部和南部，以及准噶爾盆地東南部都是將來優先考慮的CO₂含水層封存地區。東南沿海和華南大部，應考慮利用近海沉積盆地內的深部鹹水層來封存CO₂（李小春等，2006）。

影響深部鹹水層規模化CO₂地質封存的關鍵因素之一是安全性問題，主要包括CO₂的泄漏問題和力學穩定性問題（Li et al.，2002；Benson and Hepple，2005；Yammaoto et al.，2005）。從技術層面上看，往地下注入氣體已有30多年的工業經驗，目前全球有超過602座地下天然氣儲庫、44個H₂S與CO₂處置場，108個注CO₂的項目。另外，我國已發現約30個天然CO₂氣田，泰興黃橋氣田已探明儲量達64×10⁸m³。這些事實說明，只要場地選擇恰當，操作規范，監控嚴密，且應急措施得當，深部鹹水層封存的安全性是可以得到保證的（Damen et al.，2006；李小春等，2010；張森琦等，2010）。

另外，郭建強和張森琦等（2011）認為，CO₂地質封存作為環保型工程項目，其合理的工程場址是實現長期、安全封存CO₂的首要前提。CO₂地質封存工程場地選址應遵循目標儲層有效封存量大、安全、經濟、符合一般建設項目環境保護選址條件、不受外部不良地質因素影響的原則，選址技術宜採用多尺度目標逼近法，選址程序包括規劃選址和工程選址兩大階段。規劃選址包括國家級、盆地級和目標區級潛力評價3個階段；工程選址旨在通過目標靶區確定、綜合地質調查、鑽探及灌注試驗和選定場地多因子排序綜合評價，最終選出良好的工程場地。深部鹹水層CO₂地質封存工程場地多尺度目標逼近選址技術方法對我國有選擇性地開展CO₂地質封存工程場地選址具有一定的指導意義。

放眼世界，審視中國，我國深部鹹水層CO₂地質封存場地選址的基本原則是 「地下決定地上，地下顧及地上」，以合理的技術和經濟方案，以較少的投資和盡量少的能耗，實現深部鹹水層CO₂地質封存，是現階段我國CO₂深部鹹水層地質封存選址的基本原則。因此，相對於板塊相對穩定的北美內陸地區和澳洲大陸，在多旋迴盆地和多期構造非常復雜的中國大陸，謹慎選址尤顯至關重要（郭建強和張森琦等，2011；李琦等，2011）。

關於深部鹹水層二氧化碳地質封存選址研究的詳細介紹參見本書第六章。

❸ 二氧化碳地質儲存機理

由上節闡述可以看出，CO₂地質儲存的機理就是利用₂具有超臨界的物性特點，將CO₂儲存在地表800m深度之下，若該深度之下溫度高於31.1℃、壓力高於7.38MPa時，注入儲層的CO₂就進入超臨界狀態。在超臨界狀態CO₂的密度是水密度的60%～80%，使得CO₂地質儲存空間大大縮小，密度差作用也驅使CO₂向上飄浮;同時具有較好的流動性、擴散性和較大的溶解能力。進而在儲層上覆蓋層以及圈閉構造的密封下，注入的CO₂最終通過與儲層岩石發生緩慢的碳酸鹽礦化(mineralcarbonation)和碳酸鹽岩溶解(carbonatedissolution)反應，形成碳酸鹽礦物(碎屑岩儲層)或HCO^－₃離子(碳酸鹽岩儲層)，從而實現CO₂地質儲存。

一、二氧化碳地質儲存機理

碳封存領導人論壇(CSLF，2008)對CO₂地質儲存機理進行了詳細描述。指出CO₂地質儲存機理可以分為兩大類:物理貯存和化學貯存機理。其中，物理貯存機理包括構造地層貯存、束縛貯存和水動力貯存;化學貯存機理包括溶解貯存和礦化貯存等。

目前，對於英文文獻中表述各類CO₂地質儲存機理一詞的「trapping」，國內用於從微觀角度描述CO₂儲存機理的用詞尚不統一，常見的有:「填埋」、「捕獲」、「儲存」、「俘獲」、「隔離」、「封存」、「埋存」和「捕集」等等。在充分理解了各種CO₂地質儲存機理後，本書作者認為採用「貯存」一詞概念更為准確。「貯」與「存」在此是動詞，同時強調「貯」是過程，「存」是結果。所以，CO₂地質儲存過程中發生的各種微觀域物理、化學作用可稱為貯化作用，CO₂的貯化作用在各貯存量之間是相互轉換的。由此可以引入「貯存量」概念，以便同「儲存量」進行區分。並界定「貯存」是從微觀角度描述機理，「貯存量」是各類微觀機理「存儲」CO₂的數量;而「儲存」和「儲存量」是從宏觀、大尺度角度表達CO₂在地質空間的賦存、分布狀況，以及在儲層中存儲CO₂的數量。「貯存量」和「儲存量」計算的理論基礎和精度等也大相徑庭。

1.物理貯存機理

物理貯存是針對可遷移的CO₂氣體或超臨界CO₂流體而言的，主要有以下幾種類型。

(1)構造地層貯存機理(Structural trapping)

利用儲層上部的圈閉構造阻止CO₂在浮力作用下的向上運移，從而達到儲存CO₂的目的(張煒等，2008)。

當注入的CO₂遇到上覆不滲透的蓋層而無法繼續向上運移而滯留在蓋層下部時，就形成了構造地層圈閉，與此同時構造地層貯存機理開始作用。CO₂注入此類圈閉構造之前一般都含有油氣或地下水，盡管注入的CO₂浮力較大，然而不滲透蓋層的隔擋作用致使其無法進行垂向運移。此類構造地層圈閉包括背斜(地表下的大型褶皺)、斷塊(地表下被斷層隔擋的傾斜和褶皺地層)、構造和地層尖滅(傾斜油層或多孔地層被水平不滲透層超覆)(沈平平等，2009)。適宜CO₂地質儲存的典型圈閉構造見圖1－19。

圖1－19適宜CO₂地質儲存的典型圈閉構造(據CO2CRC，2008)

適宜CO₂地質儲存的岩石，需要有高孔隙度為CO₂提供存儲空間(圖1－20)，高滲透率使CO₂流入到這些孔隙之中，由低滲透率的岩石形成蓋層，阻止其向上流動。

圖1－20顯微鏡下砂岩的孔隙結構(據CO2CRC，2008)

沉積盆地中有些封閉性較好的地層和構造如果被鹹水或油氣所佔據，可形成非常好的深部鹹水含水層或油氣藏，適宜CO₂地質儲存。如果褶皺和斷裂以封堵作用為主，那麼此類構造是CO₂地質儲存的良好場所。地層貯存則取決於地層的岩石－礦物學特點、上下岩層物性以及沉積環境的變化等(許志剛等，2009)。

(2)束縛貯存機理(Resial CO₂ trapping)

由於毛細管力、表面張力的作用使少量CO₂氣體或超臨界流體存在於岩石介質的孔隙中(Suekane，etal.，2008)。CO₂在儲層運移過程中，一部分CO₂因為氣液相界面張力的作用被長久地滯留在岩石顆粒的孔隙中，這就是束縛貯存機理。

當大量的CO₂通過多孔介質體時，CO₂多以球滴狀被隔離在岩石孔隙中間，因此通過岩石的CO₂量越多，束縛在岩石孔隙中的CO₂也就越多。但此種機理僅僅有CO₂通過多孔介質岩石是不夠的，只有當CO₂通過岩石，並且地下水又重新滲入被CO₂占據的孔隙空間時，CO₂才可以被大量地束縛下來(圖1－21a)，束縛貯存機理才真正發揮作用。通常束縛貯存機理與溶解貯存機理相結合時，束縛在岩石孔隙中的CO₂最終將會溶解在儲層流體中。

束縛貯存機理的作用時間從注入CO₂開始將持續幾十年(沈平平等，2009)。

圖1－21CO₂地質貯存機理(據IEA，2007)(a)束縛貯存;(b)礦物貯存

(3)水動力貯存機理(Hydrodynamic trapping)

如果深部鹹水含水層的儲層沒有完全封閉，而且層內流體流速較低，則比較有利於CO2的水動力貯存。注入深部鹹水含水層的CO2因密度小於鹹水的密度，在浮力的作用下上升至鹹水含水層頂部，在蓋層底部隨地下水緩慢移動。在此過程中，部分CO₂將被溶解，它們通過分子擴散、彌散和對流進行運移，極低的地下水運移速率可以確保CO2在儲層中長期(地質時間尺度)儲存(許志剛等，2009)。水動力貯存條件與構造、地層和岩性圈閉不同，是依靠水動力圈閉而實現的。

對於無大規模地質圈閉的單斜構造而言，注入的CO2進入儲層自然流動狀態時，在浮力和水動力作用下隨儲層地下水運動，部分上升至鹹水含水層頂部，受隔水層/蓋層阻擋，在含水層頂部匯集，並在壓力作用下沿水平方向流動。在此過程中，一部分CO2將滯留在岩石孔隙中(束縛貯存)，若存在小規模的地質圈閉，則部分CO2將在此匯集(構造地層貯存)，隨著CO2氣體和儲層地下水的接觸，將使其逐漸溶解(溶解貯存)，並通過擴散、彌散和轉變等過程以溶解相的形式運移，最終通過和礦物的化學反應使其以固體的形式貯存起來(礦物貯存)。該種情況下的貯存機理被稱為水力學貯存(張煒等，2008)。

另一種情況是，當深層地下鹹水在滲流過程中，流動壓力與CO₂運移的浮力方向相反、大小大致相等時，可阻擋和聚集CO₂，形成水動力圈閉。水動力圈閉儲存CO₂的作用條件與構造、地層和岩性圈閉不同，是依水力圈閉實現的。當CO₂注入封閉蓋層下的深部鹹水含水層時，就會發生水動力圈閉。深部鹹水含水層地下水在一個區域或盆地級別的流動系統中，多以較長的時間尺度流動，在此類系統中，流體的流動速度是以厘米每年來衡量的，而運移的距離則是以數十和數百千米為單位計算的。如果CO₂注入此類含水系統中，盡管沒有像構造地層圈閉那樣有具體的隔擋層存在來阻擋CO₂的側向運移，CO₂仍然可以在浮力的作用下以非常緩慢的速度沿著地層的傾向逆重力方向運移。這些CO₂要經過幾萬年甚至到幾百萬年才能運移到排泄區的淺層。在此過程當中，其他儲存機理同時作用，最終致使無自由相的CO₂到達淺表地層或進入大氣環境。除此之外，在CO₂的運移過程中也有可能遇到構造地層圈閉而被圈閉下來。此類儲存機理和構造地層圈閉一樣在注入CO₂後立即開始作用，不同點在於CO₂在水動力圈閉中側向運移沒有受到阻擋(沈平平等，2009)。

2.化學貯存機理

(1)溶解貯存機理(Solubility trapping)

是指CO₂氣體或超臨界流體在地下流體中的溶解。CO₂在水中的溶解隨環境溫度、壓力和鹽度的不同而變化。鹽度在3%時，儲層的溶解能力在47～51kg/m³間，相應孔隙體積的6.7%～7.3%是CO₂。因此，如果能使大部分地下水中的CO₂達到飽和，這將是深部鹹水含水層一個非常重要的儲存機理(張曉宇等，2006)。

當CO₂在岩石孔隙中運移並與深部鹹水含水層或原油相接觸時就會溶解在其中，即發生溶解貯存。決定CO₂完全溶解或者部分溶解的因素是時間以及地下水和原油中CO₂的飽和度。CO₂溶解量與溶解速度主要取決於地下水的化學成分、原油的組成和CO₂與未飽和地下水和原油的接觸率。CO₂與流體接觸率越高，CO₂的溶解速度也就越快。此時，形成的混合物因密度大於鹹水而開始下沉。所以，隨著溶解了CO₂的鹹水下沉而純粹的鹹水上浮，會形成對流(Ennis－KingandPaterson，2005)。這一過程進一步增加了CO₂的溶解量，也擴大了與CO₂接觸的鹹水區域。因此，與在構造地層貯存中由於浮力作用實現貯存CO₂的機理相比，此種貯存機理能實現更加有效的和更大量的CO₂存儲。溶解作用發生的程度主要取決於是否存在具有高滲透性的巨厚儲層，特別是具有高垂向滲透率的儲層。

一般而言，溶解貯存作用的時間尺度在100～1000年之間(沈平平等，2009)。

(2)礦物貯存機理(Mineral trapping)

溶解的CO₂通過和儲層中礦物的反應以礦物沉澱的形式被固定下來，類似地表礦物碳酸化(張煒等，2008)。因此，礦物貯存主要指CO₂與岩石和地下水中的某些組分發生化學反應從而產生碳酸類礦物沉澱。

CO₂以微觀殘余形式存在於油或水中，或者存在於圈閉構造中，與儲層礦物發生化學反應生成新礦物(江懷友等，2008)(圖1－21b)。

CO₂與儲層礦物發生化學反應生成新礦物的反應過程如下。

1)CO₂儲存的地球化學反應:

中國二氧化碳地質儲存地質基礎及場地地質評價

2)CO₂儲存生成的礦物:

中國二氧化碳地質儲存地質基礎及場地地質評價

即蛇紋石與CO₂反應生成菱鎂礦和石英，可實現CO₂的永久儲存。

注入至穩定深部鹹水含水層中的CO₂，在化學反應發生的早期階段，主要以溶解為主。通常情況下，CO₂在深部鹹水含水層中的溶解度會隨著壓力的增大、溫度的降低以及鹽度的增加而增大，同時與地下水接觸有關。

據推測，礦物貯存作用的時間尺度為100～10000年。主要影響因素為地層岩石的礦物成分、流體類型和化學反應過程。儲層岩石的礦物成分不同，注入CO₂後的沉澱比例變化也非常大。如果儲層為碳酸鹽類，化學反應的速度很快;如果是砂岩地層並且岩性主要為穩定的石英顆粒，則幾乎不會發生化學反應或者反應的時間非常長。在某種程度上，此類貯存可以說是CO₂地質儲存的最佳途徑。但在大多數情況下與其他貯存機理相比，其作用的時間尺度也是非常漫長的(沈平平等，2009)。

通常條件下，碎屑岩儲層對CO₂的儲存一般要比碳酸鹽岩儲層優越，但由於碳酸鹽岩儲層並不由純的碳酸鹽礦物組成，上述兩種化學反應都可能發生。另外，深部鹹水含水層溶解的CO₂隨地下水緩慢運移時，儲層孔隙中將有部分CO₂剩餘，形成「束縛CO₂貯存」(resialCO₂trap-ping)，據M.H.Holtz證實，這部分CO₂的存儲量可占其他地質存儲量的15%～25%(許志剛等，2009)。

(3)吸附貯存機理(Adsorption trapping)

是指CO₂在礦物表面的吸附，該機制只針對煤層中的CO₂儲存(Gentzis，2000)。煤層因其表面孔隙具有不飽和能，易與非極性分子之間產生范德華力，從而具有吸附氣體的能力(許志剛等，2009)。由於煤層對CO₂和CH₄吸附能力存在較大的差異，當CO₂開始置換CH₄氣體時，只要壓力和溫度保持穩定，那麼CO₂將長期保持被吸附貯存狀態(鍾玲文，2004)。

煤層對CO₂的吸附能力要比存在於煤層中的CH₄和其他烴類氣體高兩倍以上，因此煤層具有一定的CO₂地質儲存潛力。煤層中儲存CO₂過程的吸附機理從CO₂注入開始就發揮作用。煤層中的CO₂儲存能力不能用與傳統的多孔介質相類似的以孔隙體積和氣體壓縮性來計算，因為此時煤層中CO₂氣體是以游離態吸附於煤層表面的微孔中而儲存於煤基質中，或溶解於煤孔隙的水中。計算煤層中CO₂儲存能力需要用到煤層表面Langmuir等溫吸附關系式，且該關系式因煤階不同而不同。

二、二氧化碳地質儲存的時間尺度與安全性

不同貯存機理在CO₂地質儲存過程中具有不同的作用時間尺度(IPCC，2005)(表1－6;圖1－22)。束縛貯存、溶解貯存，尤其是礦物貯存都是一個緩慢的過程，因此在注入階段它們對儲存能力的貢獻幾乎可以忽略不計。但是以上3種貯存機制在CO₂注入停止後將起到至關重要的作用，通過溶解、礦物沉澱等作用使可移動的自由相CO₂氣體逐漸減少，從而增加了CO₂地質儲存的安全性(Bachuetal.，2007)。

表1－6CO₂貯存形式與儲存時間

從圖1－22可以看出，一些貯存機理在CO₂注入開始就產生作用，如構造地層貯存、水動力貯存和在煤層中的吸附貯存。溶解貯存和礦物貯存這兩種機理產生的作用比較緩慢，需要相當長的時間，特別是礦物貯存，需要幾個世紀到1000年才能發生作用。CO₂注入過程中一般就是幾十年，因此，在此期間溶解貯存和礦物貯存這兩種機理所儲存的CO₂幾乎可以忽略，這種情況對於束縛貯存機理也是一樣的(沈平平等，2009)。上述各種CO₂地質儲存機理隨時間變化的貢獻率和安全性明顯不同(圖1－23)。

圖1－22各種CO₂地質貯存機理的作用時間尺度示意圖(據CLSF，2007)

圖1－23各種貯存機理隨時間變化的貢獻比例和安全性示意圖(據CLSF，2007)

隨著時間尺度的延長，CO₂地質儲存的安全性就越來越高。各種貯存機理的貢獻也不同，剛開始時是構造地層貯存機理和水動力貯存機理起著主要作用。隨著時間的推移，到上百年以上，束縛貯存機理、溶解貯存機理和礦物貯存機理的作用就顯示出來，並逐步佔主導地位，貢獻也逐步變為主導地位(沈平平等，2009)。

❹ 基於壓力積累的二氧化碳封存場地篩選

Mathias等（2009），介紹了一種用於評估深部鹹水層中超臨界CO₂灌注引起的壓力積累，以及在岩層開始破裂時極限壓力的簡易估算方法（Mathias et al.，2009；趙玉軍譯，2011）。該方法主要用於評估可壓縮多孔介質中的兩相Forchheimer流（超臨界CO₂和鹹水），也可用於評估岩層和這兩種液相的可壓縮性。假定灌注壓力受岩層破裂所需的壓力限制；假定在孔隙壓力超過最小主應力時岩層發生破裂，這些將依次與岩層的泊松比有關。同時也提供了用於評估鹹水和CO₂黏滯性、密度和可壓縮性的詳細指南。這種方法將有效地用於篩選分析潛在的CO₂灌注場地，評價是否值得開展進一步的調查工作。

1.最大可持續壓力評估

通常考慮岩石的3種破壞模式為完整岩石剪切破壞、非黏結性斷裂再剪切作用以及張性破裂引起的新裂縫開裂。通過單獨考慮庫倫破壞准則，如果保守假定現存斷裂可存在於所有方向，那麼，這些現存斷裂的再剪切作用將在完整岩石出現剪切破壞之前發生（圖1-3）。

圖1-3 斷裂穩定性的莫爾圓分析圖

這是因為：(1)完整岩石具有有限的內聚力（莫爾圓的y軸截距）和(2)完整岩石可能具有更大的摩擦角。此外，Sibson（2003）根據脆性破壞曲線圖進一步推斷，再剪切作用也應在張性破裂開始之前發生。然而，如下給出的簡單分析證實，本結論完全取決於原位主應力比。

根據Schmitt和Zoback（1989）、Jaeger等（2007）可計算臨界井孔的張性破裂壓力P_t［ML^-1T^-2］（例如水力壓裂）（Schmitt and Zoback，1989；Jaeger et al.，2007）：

中國二氧化碳地質封存選址指南研究

式中：σ_h［ML^-1T^-2］、σ_H［ML^-1T^-2］、T₀［ML^-1T^-2］和P_P［ML^-1T^-2］分別為最小水平應力、最大水平應力、抗拉強度和孔隙壓力；α1［-］為經驗參數，其范圍通常為0.2至0.6，及式（1-8）：

中國二氧化碳地質封存選址指南研究

式中：η［-］和v［-］分別為畢奧系數和泊松比。

式（1-7）中，假定σ_h＜σ_v（σ_v［ML^-1T^-2］為垂直應力），這通常是指在所關注深度范圍內的情況下。

由於沿井孔壁形成了「泥餅」，因此，假定孔隙壓力不同於水井壓力。假定P_P＝P_t（忽略泥餅的影響）、T₀＝0，｜σ_h-σ_H｜＜＜σ_h及α₁＝1（更差的情況下），把破裂壓力保守估計為：

中國二氧化碳地質封存選址指南研究

根據引起非黏結性斷裂（尤其是定向斷層）摩擦滑動（Streit and Hillis，2004）的主應力比，計算可能引起現存斷裂滑動的臨界孔隙壓力，P_s［ML^-1T^-2］。通過考慮圖1-3中的莫爾圓曲線圖，可得出：

中國二氧化碳地質封存選址指南研究

式中：σ₁［ML^-1T^-2］和σ₃［ML^-1T^-2］分別為最大主應力和最小主應力；μ＝tanφ；φ為內摩擦角（Jaeger et al.，2007）。

理論上，最小應力σ₃應通過一些原位水力壓裂實驗測定（Lucier et al.，2006）。或者可使用在其他類似場地測定的數據，這些數據可在如下資料庫中查詢，如全球應力圖（Lucier and Zoback，2008）。然而，這種數據在初始篩選研究中可能是無效的。在這種情況下，可以利用一些與水平應力和垂直應力有關的簡單關系式。需要注意的是，根據如下方程式可容易地獲得垂直應力σ_v［ML^-1T^-2］的評估值（Jaeger et al.，2007）：

中國二氧化碳地質封存選址指南研究

式中：D［L］為考慮的灌注深度；ρ_s［ML^-3］為飽和岩石密度；g［LT^-2］為重力加速度；z［L］為深度。

用於評估水平應力 （可以為σ_h和σ_H）的最簡易方法是假定一種簡單線性法則，例如：

中國二氧化碳地質封存選址指南研究

式中：k［-］為經驗參數。

把方程式（1-12）代入方程式（1-10），隨後得出臨界壓力方程式：

中國二氧化碳地質封存選址指南研究

Rutqvist等（2008）考慮了兩種梯度：k＝0.7（張應力體系）和k＝1.5（壓應力體系）。Brown和Hoek（1978）對收集的大量地下應力測定值進行了編輯。Brown和Hoek（1978）根據簡易圖形擬合實踐，得出了如下經驗范圍（Jaeger et al.，2007）：

中國二氧化碳地質封存選址指南研究

式中：z為深度，m。遺憾的是，採用方程式（1-13）和（1-14）得出的P_s值一般低於靜水壓力，這就導致這些數值不適用於本篩選分析。這可能是由於Brown和Hoek（1978）採用許多觀測值具有實質的黏結強度且在鄰近區域不存在斷裂的緣故。

另一種備選方法是，假定在最大主應力方向存在單軸向應變，得出（Zimmerman，2000；Jaegeret al.，2007）：

中國二氧化碳地質封存選址指南研究

式中：σ₁＝σ_v和σ₃＝σ_h。

從方程式（1-10）和（1-15）中除去σ₃，並設σ₁＝σ_v，得出如下P_s與σ_v關系式：

中國二氧化碳地質封存選址指南研究

假定η≤1，得出在η＝1時方程式（1-16）的最小值，這意味著根據如下方程式可獲得滑動壓力［假定方程式（1-15）］的保守評估值：

中國二氧化碳地質封存選址指南研究

根據定義，該保守評估值大於方程式（1-9）中張性破裂的預測值。需要注意的是，方程式（1-16）僅當σ_v為最大主應力時才有效。在壓縮（逆斷層）和扭壓性（走滑斷層）背景下應採用備選方程式，例如方程式（1-13）。

鑒於篩選分析的目的，若要鑒別潛在的CO₂灌注場地是否值得進一步開發，將需要開展更詳細的調查。完成該項工作的簡易方法是核查評估的壓力積累值是否小於過載壓力σ_v。隨後，在灌注方案中開展的性能評價分析也將需要驗證壓力積累不應超過滑動壓力Ps和水力壓裂P_t的90％。已知水平-垂直應力比（即k），可從方程式（1-13）得出P_s的評估值。在這種情況下，有關原位應力狀態的信息是無效的，且不能測定P_s的敏感值。然而，通過利用方程式（1-9）及從方程式（1-15）得出的σ_h來評估水力壓裂壓力，仍然可根據過載壓力值大大縮減可能的壓力范圍。在這種方法中，可以根據灌注岩層深度（D）、岩石密度（ρ_s）、泊松比（v）和畢奧系數（η）的評估值計算極限壓力。這種方法與Daines（1982）推薦的方法類似。

2.CO₂灌注引起的壓力積累評估

為了計算壓力積累，需要模擬深部鹹水層中超臨界CO₂的灌注。這通常可利用多相儲層數值模擬器完成（Pruess and Garcia，2002；Pruess and Spycher，2007；Kumar et al.，2005；Rutqvist et al.，2007，2008；Birkholzer et al.，2009）。然而，這些模型成本較高，且需要利用計算機進行強化計算才能完成。為此，同樣需要開發簡易半解析法。開發這些簡易半解析法，首先應採用貝克萊-萊弗里特驅替方程式（Saripalli and McGrail，2002；Nordbotten et al.，2005a，b；Nordbotten and Celia，2006）。該方程式描述了一維兩相非混相流（Buckley and Leverett，1942）。通過計算不同流體的流動性（相對滲透性與黏滯性之比）來描述其兩相流的特性。兩種主要簡易假定為：在兩相流（例如可忽略的毛細管壓力）之間的壓差可以忽略不計；流體和地質岩層中的可壓縮性可忽略不計。若忽略流體和地質岩層中的可壓縮性意味著，計算壓力分布將需要詳細闡明任意的影響半徑。

Zhou等（2008）開發了一種備選方法，用於計算地層的封存容量和流體可壓縮性。然而，他們在分析中採用的主要極限假定壓力積累在空間上均勻分布，且不依賴於岩層的滲透性。最近，Mathias等（2009）通過利用擬合的漸進展開法，以開發最終彌散方程的近似解法，並結合岩層和流體的可壓縮性對Buckley-Leverett方法進行了修正。此外，Mathias等在先前開發方法的基礎上，利用Forchheimer方程式獲得用於計算慣性效應的大時間段近似解。由於灌注井（或回採井）周圍流線的會聚引起流速增大，因此，慣性效應對於CO₂灌注（或回採）方案而言尤其重要（Thiru-vengadam and Pradip Kumar，1997；Venkataraman and Rama Mohan Rao，2000；Kelkar，2000；Reddy and Rama Mohan Rao，2006）。

利用Mathias等（2009）的大時間段近似解評估由CO₂灌注引起的最大壓力積累，考慮了一種作用於垂直范圍H［L］內承壓多孔地層整體厚度的流體壓力P［ML^-1T^-2］，包括假定可忽略毛細管壓力。假定CO₂與鹹水由明顯的分界面隔離，該分界面位於岩層基底上部高程h［L］處（圖1-4）。

圖1-4 CO₂灌注模型示意圖

CO₂區完全與CO₂密度ρ_o［ML^-3］和黏滯性μ_o［ML^-1T^-1］飽和，而鹹水區完全與鹹水密度ρ_w［ML^-3］和黏滯性μ_w［ML^-1T^-1］飽和。假定每個區域內的相對滲透性、密度和黏滯性為恆量。也假定CO₂、鹹水和多孔地層的可壓縮性c_o［M^-1LT²］、c_w［M^-1LT²］和c_r［M^-1LT²］為恆量。假定該兩種流體的流量q_o［LT^-1］和q_w［LT^-1］（每單位面積）取決於Forchheimer方程式：

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式中：k［L²］為滲透率；b［L^-1］，有時稱之為Forchheimer參數；r［L］為至水井的徑向距離。因次分析結果表明，上述問題受多個參數組控制（Mathias et al.，2009）：

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式中：r_w［L］為水井半徑；參數α、β、γ、ε和σ均為無因次參數。參數P_o［ML^-1T^-2］和t_o［T］分別代表典型壓力和時間。

參數α需尤其關注。如果CO₂以類似活塞的方式侵入儲層，那麼，在時間t內滲透半徑處於 對於Darcian單相流而言，壓力波（對於圓柱形彌散而言）對應的彌散前緣處於 其中D＝k/［φμ₀（c_w＋c_r）］為水力擴散系數。隨後對α的檢驗結果表明，α＝（r_p/r_d）²。在地下水水文學文獻中，從D＝T/S（其中，T＝ρ_wgkH/μ_w［L²T^-1］）計算的擴散率一般為導水系數，S＝S_sH為儲水系數。

參數β基本上是無因次慣性損失。其主要組成部分為Forchheimer參數b。在b、k和φ之間存在許多經驗關系式（Ward，1964；Geertsma，1974；Venkataraman and Rama Mohan Rao，1998；Sid-iropoulou et al.，2007）。此處採用Geertsma（1974）的關系式，該關系式尤其在石油行業得到了極好的驗證：

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假定α＜10^-3和｜ε｜＜10（這意指，流體可壓縮性差異不會過度大於鹹水飽和岩層的總體壓縮性），得出：

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這意味著灌注井周圍的慣性邊界層經過足夠的時間可完全包含於CO₂羽流范圍之內。Mathias等學者（2009）認為，在灌注井（此處為最大值）的壓力積累可近似表示為：

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β項類似於Wu（2002）雙孔隙度模型中的慣性能量損失項。

3.流體特性評估

開展上述分析需要對鹹水和CO₂的黏滯性、密度和可壓縮性進行評估。這些參數可通過壓力與溫度之間的經驗關系式獲得。

Adams和Bachu（2002）通過回顧鹹水的經驗關系式推斷，Batzle和Wang（1992）的密度方程式及Kestin等（1981）的黏滯性方程式，最適於開展沉積盆地CO₂灌注研究。Batzle and Wang（1992）給出了以下有關鹹水密度ρ_w（kg/m³）的函數關系式：

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通過如下方程式得出鹹水密度ρ_w（kg/m³）：

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式中：T_C為溫度，℃；P為壓力，MPa；C為氯化鈉溶質濃度，kg/L。

鹹水黏滯性隨溫度增加快速下降，而隨鹽度增加而增大（雖然取決於溫度），但對壓力相對不敏感。在溫度低於250℃的條件下，Kestin等（1981）的黏滯性關系式可近似表示為（Batzle和Wang，1992）：

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式中：鹹水黏滯性μ_w用mPa·s表示。

通過如下方程式（Bear，1979）可獲得鹹水可壓縮性C_w的表達式，用MPa^-1表示：

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利用P對方程式（1-26）和（1-27）求導得出：

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圖1-5（a）～（c）所示為在C＝0.1kg/L時的相關鹹水特性綜合曲線圖。

對於CO₂密度計算而言，公認並廣泛使用的關系式為Span和Wagner（1996）的關系式。由於廣泛使用了TOUGH2的ECO₂N流體特性模塊，因此，也經常採用Altunin（1975）的關系式。由於需要進行嚴格的計算操作，因此，在TOUGH2（Pruess and Spycher，2007）范圍內採用了Altunin（1975）的關系式，並用作一種檢查表。Span和Wagner（1996）方程式在評估方面也面臨著挑戰，雖然McPherson等學者（2008）對此提出了一種有效的MATLAB MFile軟體。Spycher等學者（2003）提出了一種簡化近似法，他們擬合了Redlich-Kwong狀態方程與Span和Wagner（1996）方程式的修正形式，其溫度范圍超過283K～380K。Redlich-Kwong方程式採用的形式如下：

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式中：b₁和b₂分別為分子間引力和斥力的測量值；V為在壓力P（用bar表示）和溫度T（用開氏溫度表示）下壓縮氣相的克分子體積；R＝83.144 7 bar cm³ mol^-1K^-1，為氣體常數；T_k為溫度（用開氏溫度表示）。在Redlich-Kwong方程式的修正形式中，Spycher等（2003）設定b₁＝（0.754×10⁸～4.13×10⁴）T_k，b₂＝27.80。通過迭代解法或Nickalls（1993）的更復雜直接法可獲得其容量體積。隨後，根據ρ_o＝1000M/V獲得密度（用kg/m³表示），式中M＝44.01μg/mol為CO₂的摩爾量。

應用最廣泛的CO₂黏滯性關系式是Vesovic等（1990）和Fenghour等（1998）提出的關系式，這種關系式在200K≤T_k≤1500K范圍內有效。Fenghour等（1998）的關系式表明，CO₂黏滯性僅取決於密度和溫度。雖然他們直接對其方程式進行了評估，但該方程式仍包含12種經驗系數。Spycher等學者（2003）的密度函數僅在283≤T_k≤380范圍內有效。從圖1-5可明顯看出，CO₂黏滯性隨溫度的變化完全處於該范圍之內。因此，該關系式可適當近似為Fenghour等（1998）的關系式。通過研究函數特性和應用線性回歸，獲得一種超出283≤T_k≤380范圍的良好近似值（圖1-6）。

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式中：μ_o單位為μPa；ρ_o單位為kg/m³。

可壓縮性通過如下方程式獲得（Bear，1979）：

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對方程式（1-33）求導得出：

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圖1-5（a）～（c）利用C＝0.1kg/L從方程式（1-27）～（1-29）計算的鹹水流體特性；（d）～（f）從方程式（1-32）～（1-34）計算的CO₂流體特性圖

圖1-6 Fenghour等（1998）的CO₂黏滯性方程式與新近似函數方程式（1-33）對比圖

4.應用實例

按照推薦的示範方法，考慮到平原CO₂減排合作計劃（PCOR）區域范圍內的3個場地。PCOR合作計劃由北美中央內陸及鄰近地區的60多家公共和私營部門的利益相關團體聯合開展。PCOR合作計劃在該區域內確定了1106個固定CO₂源，這些CO₂源的年總排放量約為5.05×10⁸t。PCOR合作計劃區域地下存在兩個大規模深部鹹水層（ 「地質封存單元」）：下白堊統Newcastle和Inyan Kara岩層（砂岩）及Madison岩組（石灰岩，處於密西西比紀層序范圍之內）（圖1-7）。據PCOR估計，上述兩個岩層分別能夠潛在封存650×10⁸ t和370×10⁸ t CO₂。

圖1-7 大平原北部含水層體系的綜合水文地質剖面圖

Madison岩層單元包括Williston盆地（例如Madison組）內的3個碳酸鹽岩組和Powder河流盆地內的1個單獨岩層，稱之為Madison石灰岩（PCOR，2005b）。Madison岩層單元為橫向延伸的，幾乎存在於Willson盆地和Powder河流盆地的所有地下區域。該岩層單元的厚度范圍為，從南達科他州和北達科他州東部地下露頭的0 m至北達科他州西部的大於900 m（Lobmeyer，1985）。Madison含水層的導水率范圍為，從南達科他州西南部的20 m²/d至蒙大拿州東部的超過1 200m²/d（Downey，1984）。

PCOR在大平原北部確定的由地質封存單元組成的下白堊統岩組，包含下部含水層單元（Inyan Kara岩層）和上部含水層單元（Newcastle岩層），這兩個岩層單元為由完整頁岩（Skull Creek岩層）弱透水層隔離的砂岩層。下白堊統地質封存單元橫向延伸穿過Williston和Powder河流盆地，雖然在紅河東部附近存在一些地下露頭。下白堊統地層單元的導水率是變化的，其范圍為3 300～5000 m²/d（PCOR，2005a）。

本次評估採用的地質和水力特性數據，來自於20世紀80年代美國地調局開展的大規模區域填圖，因此，該數據代表了非常粗略的特性等級（Downey，1984；Lobmeyer，1985），而且，其中一些關鍵數據並不適用，尤其是下白堊統地層單元的高程、深度和孔隙率數據。因此，深部鹹水層處置方案評估的准確度受限於這些數據的質量。表1-11總結了每個場地內上述岩層的相應特性。為方便起見，將上述3個場地稱作A、B、C。

表1-11 利用Madison組和下白堊統對3個場地進行的評估實例

續表

表1-11（b）提供了相關流體特性的評估值。需要注意，在未對鹹水密度進行評估之前是不可能計算背景壓力的。因此，可以通過迭代方式對鹹水密度進行評估，以確保上述兩個岩層的評估值一致。下一步是重復評估CO₂的密度ρ₀。採用了相對較大的密度起始值ρ₀＝1 000 kg/m³。隨後對該值進行人工縮減，直至利用方程式（1-32）預測的壓力與先前計算的背景壓力一致為止。

表1-11（c）提供了假定的力學性質以及垂直和水平應力評估值。泊松比、畢奧系數和岩石密度值由Rutqvist等（2007）提供。

表1-11（d）提供了其他假定的灌注壓力特性評估。灌注速率以示範場地內假定的CO₂捕獲速率為基礎。對於這兩個地質封存單元而言，孔隙率數據並不適用。因此，假定上述兩個地質封存單元的孔隙率值為背景值的10％。岩層可壓縮性由Zhou等（2008）提供。可能的設計標准選定為50年，並把典型水井半徑考慮為0.1 m。

需要注意的是，假定上述兩個地質封存單元具有相同的畢奧系數和泊松比，為此，岩石密度不隨深度的改變而發生變化。由於這些計算僅用作示範目的，因此這種假定是適當的。然而，在開展實際方案時仍應謹慎地選擇更適當的參數值。利用方程式（1-11）中的積分方程可容易地結合非恆定岩石密度。

表1-11（e）提供了灌注壓力及其相關備用參數的評估值。其中，據k＝μ_wT/ρ_wgH計算滲透率。從公式可明顯地看出，這些可壓縮性參數α均低於30×10^-4，該值遠低於Mathias等（2009）近似解所需的有效性極限。然而，下白堊統淺岩層的可壓縮性比ε可能變得非常高。因此，相應灌注壓力可能被稍微過高評估（Mathias et al.，2009）。在大時間段近似值變得有效的情況下，所有臨界時間t_c均低於17天。

表1-11中的最底行參數為總壓力與破裂壓力比，即（P_b＋P₁）/σ_h。很明顯，所有方案均處於推薦的EPA准則（＜90％）范圍之內，但Madison組內的場地B除外。在場地B的Madison組岩層單元不合格的原因如下：灌注速率高；該地區內岩層溫度低導致CO₂黏滯性增大；岩層厚度較小導致慣性（β值）效應增大。下白堊統灌注壓力的評估值遠低於Madison組，這主要由較低背景壓力引起更低CO₂黏滯性引起。

❺ 資源化二氧化碳地質儲存的理念

CO2並不只是一種溫室氣體，同時還是非常重要的工業原料和基本碳資源。在自然界中，通過綠色植物的光合作用固定CO2是合成有機物質的起始點，也是迄今為止凈化CO2的主要途徑。當前矛盾的基本點是人類對化石燃料的過度依賴而導致CO2的排放速度超過了其自然凈化能力(黃黎明等，2006)。

氣態、液態和固態等各種形式的CO2在工業和國民經濟各部門中具有廣泛的用途。CO2氣體在工農業生產中被廣泛用作氣體肥料、殺菌氣、果蔬保鮮劑、發泡劑和惰性氣體介質等。超臨界CO₂作為一種清潔溶劑可在食品、醫葯、環保等行業上用於分離、提純、監測分析等，還可用於提高原油採收率法(EOR)助採石油。固體CO₂，即乾冰，在人工降雨、混凝土生產、環境保護等方面應用很廣。同時，CO₂逐漸成為在化工合成中的重要原料，隨著「原子經濟」的概念逐漸深入人心和相關研究的不斷深入，CO₂越來越多地被作為有機合成的碳源，例如，由CO₂可以直接合成碳酸二甲酯，而碳酸二甲酯是國際公認的綠色有機溶劑和重要的有機合成中間體。

CO₂的物理應用是指利用它的物理性能，如在啤酒、碳酸飲料中的應用;作為惰性氣體用於氣體保護焊;作為汽車空調製冷劑、空調保鮮劑;作為乾冰及研磨清洗;作為滅火器、噴槍等的壓力劑;作為固化硬化劑;利用液體、固體CO₂的冷量用於食品蔬果的冷藏、貯運;果蔬的自然降氧、氣調保鮮劑，以及超臨界CO₂萃取等行業中。

CO₂的化學應用主要是利用CO₂分子的化學特性，通過化學、光學、電學、生化等轉化途徑，生產含碳化學品，主要表現在無機和有機精細化學品、高分子材料等的研究應用上，在實現CO₂固定的同時實現了資源化利用。

由於CO₂是碳的最高氧化態，分子結構十分穩定，其標准吉布斯自由能很低。因此，要使其分子活化，需要輸入大量能量。目前，CO₂的化學利用主要有三種途徑:

1)利用CO₂與鹼性或鹼土氧化物反應生成碳酸鈣、碳酸鎂等穩定的化合物，實現CO₂的大規模固定，即所謂的CO₂的礦物固化;

2)生產碳酸鈉、碳酸鈣、碳酸鉀、碳酸氫鉀等無機碳酸鹽化工品;

3)以CO₂作為碳氧資源，通過重整、加氫、酯化等反應途徑，生成合成氣、低碳醇、碳酸酯、有機胺等有機化學品，實現CO₂的化學轉化與高附加值利用。從目前的技術水平看，CO₂的化學利用可以從一定程度上對地質儲存、海洋儲存等方法形成有效的補充。

據2009年報道，美國是世界上CO₂最大的生產國和消費國，共有90餘套生產裝置，其生產能力為745×10⁴t/a，主要來源於合成氨廠、制氫廠、石化廠、乙醇廠、天然氣加工廠副產品CO₂的回收。美國最近幾年的CO₂消費量約450×10⁴t/a，其中近一半用於食品的冷卻、冷藏、研磨和惰化，其次是用於飲料碳酸化，油井、氣井操作，碳酸鹽、重碳酸鹽、青黴素的生產及冷卻，滅火劑、氣霧劑，焊接、冷收縮裝配等方面(肖鋼等，2009)。

發達國家的CO₂廣泛應用於各個領域，而發展中國家的CO₂大多用在碳酸飲料行業。但即使是CO₂消費量最高的美國，其CO₂年消費量與其大於50×10⁸t的排放量相比，僅佔1%左右。目前，CO₂消費市場呈現快速得增長趨勢，而原料相對緊缺，回收由人類活動產生的CO₂並進一步拓展其利用領域，不僅可以達到減排CO₂的目的，還能通過副產CO₂降低減排成本。有理由相信，在不遠的將來，削減CO₂排放不僅有利於環境保護，還會帶來顯著的經濟效益。

對CO₂回收和利用技術的研究與開發大致經歷了3個階段(黃黎明等，2006)。

1)20世紀80年代前，可視為CO₂的一般性應用技術研發階段。其特點是主要集中在物理應用方面，化學轉化及應用的量很少，且僅局限於尿素、純鹼和碳酸鹽等少數工業領域。

2)20世紀80年代以後，可視為以解決全球溫室效應為核心的技術開發階段。隨著溫室效應對全球環境的影響日益嚴重，CO₂的捕獲與儲存技術和提高能源利用效率技術的開發受到了普遍重視。雖然在利用方面仍以物理應用為主，但在應用途徑上則大力開拓如超臨界態CO₂、提高油氣回收率(三次採油)等全新的應用技術。尤其是CO₂應用於驅油的新技術業已受到油氣生產企業的充分重視，由於每增產1t原油，CO₂的消耗量高達2.2～6.7t，而成為目前能大規模利用CO₂的主力。

本階段的另一個特點是將CO₂作為原料利用的碳化工技術開發取得了令人矚目的進展，如CO₂加氫制甲醇的工藝現已具備了工業化條件。

3)盡管目前CO₂的回收和利用取得了一定的成就，但相對其排放總量而言，是微不足道的。因此，21世紀的戰略目標是將CO₂作為新碳源來對待，即通過化學、光學、電學、生物化學等全新的技術將CO₂轉化為種種有用物質，或者固定在其他物質上形成新的有用物質或材料。當前各發達國家均已為實現此戰略目標制定了長期規劃，並加強開發力度。

基於上述，本書使用的「二氧化碳地質儲存」一詞，意在不將CO₂作為「廢物」加以「封存」或「埋存」，而是視為一種資源「儲存」於地下，以利於資源化CO₂地質儲存研究。

❻ 枯竭油氣藏二氧化碳地質封存

一般情況下，油氣藏都經過了一定時間的開發，受當時的技術、經濟條件限內制，有部分原油不容能被采出，從而丟失了部分開采價值，這些油氣藏往往被稱之為「枯竭的油氣藏」。實現枯竭油氣藏CO₂地質封存時，可充分利用已有的油氣藏勘探開發資料、井場和油井設備，以節省投資和工程時間。因此，利用枯竭的油氣藏封存CO₂可一舉兩得。

圖4-2 CO₂溫度-壓力相態圖

圖4-3 CO₂在原油中的溶解度(1)scm為標准立方米

毋庸置疑，「枯竭的油氣藏」 是一個相對的概念。在一定開采技術經濟條件下，油氣藏可能已「枯竭」，不能采出的余留部分，隨著技術進步，以及經濟和政治因素的變化，如新的提高採收率技術出現、石油價格的上漲和戰爭等因素，可能使得「枯竭的油氣藏」 重新具有開采價值。

CO₂在枯竭油氣藏中的地質封存能夠增加枯竭油氣藏的能量，有利於「枯竭的油氣藏」 重新獲得開發。同時，CO₂在「枯竭的油氣藏」 封存的過程中，必須明確枯竭油氣藏的地質模型和CO₂在儲層中的運移規律，從而為「枯竭的油氣藏」 的重新開發奠定基礎。

❼ CO2的撲集和封存(CCS)技術有哪些

碳捕捉和儲存技術CCS
12月7日，聯合國氣候變化大會如期在哥本哈根拉開帷幕，來自192個國家和地區的代表出席了這次峰會。幾日下來，大會火葯味十足，儼然成吵架大會。

雖然各國的「減排目標」還處於拉鋸戰中，如何達到這些減排目標將是接下來各國關注的問題，於是，「碳捕捉技術」再次成為媒體關注焦點。

相對於人造火山或是太空反光鏡這類不靠譜的科技狂想，二氧化碳捕集封存技術（CCS技術）被認為更能拯救地球。眾所周知，人類為防止氣候變暖需要節能減排，特別是減少二氧化碳的排放。減排路徑有許多，但對於以燃煤為主要能源的國家，減少燃煤使用代價高昂，因此CCS成為重要替代選擇，因此對那些不願改變能源消費結構的國家來說，這有極大吸引力。

國人也許對碳捕獲技術稍感陌生，殊不知它「正是當今世界上國際最熱門的氣候變化領域最前沿、最重大的話題之一，國際政治領袖們無不投以巨大關注」。早在去年年底，央行行長周小川就曾暢談過「碳捕獲」的深意，並認為金融業在這方面大有可為。而根據浙大相關專家的看法，國外許多科研機構早已經從中嗅到了巨大的利益誘惑，並悄悄把目標瞄準了國內碳排技術市場。
原始大氣中二氧化碳的濃度非常高，並不適宜人類生存，地球是通過把二氧化碳固化後埋在地下（即成煤成油的過程），從而降低了大氣中二氧化碳的濃度，變得適宜人類生存了。現在的情況，正好相反，人類通過開採煤、油，把埋在地下的二氧化碳挖了出來，再排放到大氣中，大氣的二氧化碳濃度就增加了，隨之而來的就是溫室效應帶來的一系列影響。
這實際是對工業革命，化石能源瘋狂利用的一種嘲諷和報復。後工業時代註定要解決工業革命的麻煩。
1850年全球CO2排放量僅為2億噸，到2005年則增加到259億噸。這其中，全球化石燃料的消費主要集中在工業、電力和交通運輸部門，其CO2排放量約佔全球CO2排放總量的63.09%～72.96%。
現在，全球各國首腦希望人類在2050年時，把氣溫控制在不超過1850年時多2攝氏度。
如何減少大氣中的二氧化碳排放量，科學家們已經想了各種辦法。
第一步是「碳捕獲」。據方夢祥教授介紹，目前國際上比較成熟的是化學吸收法，簡單來說就是利用CO2和某種吸收劑之間的化學反應，將CO2氣體從煙道氣中分離出來，目前科學家已經找到了多種性能優良而環保的吸收劑。還有一種方法叫「膜」分離法，化石燃料燃燒後的煙氣在通過膜時被分類處理了，有的會溶解並通過，有的卻通不過被「攔截」了。為了提高二氧化碳的減排效率，科學家還發明了一種富氧燃燒法，用純氧燃燒使得排放的CO2純度更高。據悉，目前國際上像美、英、挪威包括中國都有一些碳捕捉試驗項目，其中碳的捕捉效率可以高達90%。

「捕碳」還不是最難的，而且，「就算是把捕捉到的CO2再利用，拿去生產碳酸飲料，最後CO2還是排到了大氣中」，科學家需要把CO2安全而永久地「封存」起來，這種碳捕捉與儲存技術被稱為CCS（即Carbon
Capture and Storage的縮寫）技術。

科學家目前主要的思路是「封到地下」，包括深海存儲和地質儲存。先說「深海存儲」，要知道，海洋是全球最大的CO2貯庫，其總貯量是大氣的50多倍，在全球碳循環中扮演了重要角色。將CO2進行海洋儲存的方式，主要是通過管道或船舶將CO2運送到海洋儲存地點，然後將CO2注入海底，在海底的CO2水最後會碳化並保存下來。這個方法也有一定隱患：「CO2是通過船舶用高壓打入海底的，萬一CO2發生泄漏後果不堪設想，特別是海震時常發生。」

目前科學家認為相對可行的是地質儲存，把CO2打入地下1～2千米的鹽水層，在這樣的深度，壓力會將二氧化碳轉換成所謂的「超臨界流體」，並緩慢固化，就像地下的煤炭石油一樣。在這樣的狀態下，二氧化碳才不容易泄漏。「另外，這片岩體的結構要好，有足夠多的空間來容納二氧化碳，而且具有連續性，面積夠大。據預測全球鹽水層的儲量達到10萬億噸，可以儲存1000年。
到現在為止，全球共有三個成功的CCS項目在進行中。美國Weyburn-Midale項目填埋的是北達科他薩斯喀徹溫省一座廢棄油田的煤炭氣化廠產生的二氧化碳。英國石油公司經營的阿爾及利亞薩拉油田項目把從當地生產的天然氣中提取的二氧化碳輸入地下。挪威大型石油天然氣公司國家石油公司也在北海有兩處類似的項目。另外，全球有上百個CCS項目正在建設中。

在國內，繼北京的華能高碑店項目後，華能石洞口第二電廠碳捕獲項目7月份在上海開工，該項目總投資1.5億元，今年年底將建成，預計年捕獲二氧化碳10萬噸，並號稱是全球最大的燃煤電廠碳捕獲項目。

雖然目前CCS技術仍在實驗階段，其技術能否收到預期效果還有待證實，但成本之高已經叫人咋舌。根據麻省理工大學去年發表的一份報告，捕捉每噸二氧化碳並將其加壓處理為超臨界流體要花費30-50美元，將一噸二氧化碳運送至填埋點埋藏需要花費10-20美元。這也就是說，發電廠每向大氣中排放一噸二氧化碳就要支付40-70美元，歐盟現行的碳價格則為8－10歐/噸，這一數字也接近聯合國政府間氣候變化專門委員會建議的碳價格的中間值。

方夢祥教授也給記者簡單算了一筆賬：比如，燃燒1噸煤要排放出2噸的CO2，現在的煤價按600元/噸計，加上碳排放增加的600多元，成本增加了一倍，而燃燒1噸煤可以發電300度，攤到每度電上，就是電價增加70%-90%，而如果把生產、運輸、銷售中增加的碳價格核算到每件商品上，最後就能算出該商品的碳排放價。「如果徵收起碳稅來，這個數字將是很可觀的。」無怪乎，有專家稱石油交易之後碳排放交易最具潛力，全球碳排放市場將成為未來最大的市場。

與此同時，各國資本已經開始覬覦這個產業，歐盟委員會已明確表示，歐盟計劃直接投資80億歐元用於CCS領域的技術研發。「這對我們來說，既是挑戰也是機遇，現在，國外許多機構早已經瞄準了國內碳排技術市場，像我們浙江大學已經跟歐盟、美國能源部、英國等建立起技術合作關系，其實，我們國內的碳捕捉技術成本相比國外要低廉很多，如果可以搶佔一些市場份額還是大有可為的，可惜，目前國內企業很少能有這樣的眼光。」方夢祥教授說。（青年時報）
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碳捕獲技術簡介
目前,主要有四種不同類型的CO2收集與捕獲系統:
燃燒後分離(煙氣分離)、燃料前分離(富氫燃氣路線)、富氧燃燒和工業分離(化學循環燃燒),每種捕獲技術的技術特點及其成熟度見下表。
在選擇捕獲系統時,燃氣流中CO2濃度、燃氣流壓力以及燃料類型(固體還是氣體)都是需要考慮的重要因素。

對於大量分散型的CO2排放源是難於實現碳的收集,因此碳捕獲的主要目標是像化石燃料電廠、鋼鐵廠、水泥廠、煉油廠、合成氨廠等CO2的集中排放源。
針對排放的CO2的捕獲分離系統主要有3類:燃燒後系統、富氧燃燒系統以及燃燒前系統。
燃燒後系統介紹

燃燒後捕獲與分離主要是煙氣中CO2與N2的分離。化學溶劑吸收法是當前最好的燃燒後CO2收集法,具有較高的捕集效率和選擇性,而能源消耗和收集成本較低。除了化學溶劑吸收法,還有吸附法、膜分離等方法。

化學吸收法是利用鹼性溶液與酸性氣體之間的可逆化學反應。由於燃煤煙氣中不僅含有CO2、N2、O2和H2O,還含有SOx、NOx、塵埃、HCl、HF等污染物。雜質的存在會增加捕獲與分離的成本,因此煙氣進入吸收塔之前,需要進行預處理,包括水洗冷卻、除水、靜電除塵、脫硫與脫硝等。

煙氣在預處理後,進入吸收塔,吸收塔溫度保持在40~60℃,CO2被吸收劑吸收,通常用的溶劑是胺吸收劑(如一乙醇胺MEA)。然後煙氣進入一個水洗容器以平衡系統中的水分並除去氣體中的溶劑液滴與溶劑蒸汽,之後離開吸收塔。吸收了CO2的富溶劑經由熱交換器被抽到再生塔的頂端。吸收劑在溫度100~140℃和比大氣壓略高的壓力下得到再生。水蒸汽經過凝結器返回再生塔,而CO2離開再生塔。再生鹼溶劑通過熱交換器和冷卻器後被抽運回吸收塔。
富氧燃燒系統介紹

富氧燃燒系統是用純氧或富氧代替空氣作為化石燃料燃燒的介質。燃燒產物主要是CO2和水蒸氣,另外還有多餘的氧氣以保證燃燒完全,以及燃料中所有組成成分的氧化產物、燃料或泄漏進入系統的空氣中的惰性成分等。經過冷卻水蒸汽冷凝後,煙氣中CO2含量在80%
~98%之間。這樣高濃度的CO2經過壓縮、乾燥和進一步的凈化可進入管道進行存儲。CO2在高密度超臨界下通過管道運輸,其中的惰性氣體含量需要降低至較低值以避免增加CO2的臨界壓力而可能造成管道中的兩相流,其中的酸性氣體成分也需要去除。此外CO2需要經過乾燥以防止在管道中出現水凝結和腐蝕,並允許使用常規的炭鋼材料。

在富氧燃燒系統中,由於CO2濃度較高,因此捕獲分離的成本較低,但是供給的富氧成本較高。目前氧氣的生產主要通過空氣分離方法,包括使用聚合膜、變壓吸附和低溫蒸餾。
燃燒前捕獲系統介紹
燃燒前捕獲系統主要有2個階段的反應。

首先，化石燃料先同氧氣或者蒸汽反應,產生以CO和H2為主的混合氣體(稱為合成氣),其中與蒸汽的反應稱為「蒸汽重整」,需在高溫下進行;對於液體或氣體燃料與O2的反應稱為「部分氧化」,而對於固體燃料與氧的反應稱為「氣化」。待合成氣冷卻後,再經過蒸汽轉化反應,使合成氣中的CO轉化為CO2,並產生更多的H2。最後,將H2從CO2與H2的混合氣中分離,乾燥的混合氣中CO2的含量可達15%~60%,總壓力2~7MPa。CO2從混合氣體中分離並捕獲和存儲,H2被用作燃氣聯合循環的燃料送入燃氣輪機,進行燃氣輪機與蒸汽輪機聯合循環發電。

這一過程也即考慮碳的捕獲和存儲的煤氣化聯合循環發電(IGCC)。從CO2和H2的混合氣中分離CO2的方法包括:變壓吸附、化學吸收(通過化學反應從混合氣中去除CO2,並在減壓與加熱情況下發生可逆反應,同從燃燒後煙道氣中分離CO2類似)、物理吸收(常用於具有高的CO2分壓或高的總壓的混合氣的分離)、膜分離(聚合物膜、陶瓷膜)等。
碳捕捉與封存技術
碳捕獲和封存(以下簡稱CCS)是一種將工業和能源排放源產生的CO2進行收集、運輸並安全存儲到某處使其長期與大氣隔離的過程。CCS主要由捕獲、運輸、封存三個環節組成。
碳捕獲
CO2的捕獲，指將CO2從化石燃料燃燒產生的煙氣中分離出來,並將其壓縮的過程。

對於大量分散型的CO2排放源是難於實現碳的收集,碳捕獲的主要目標是化石燃料電廠、鋼鐵廠、水泥廠、煉油廠、合成氨廠等CO2的集中排放源。目前針對化石燃料電廠的捕獲分離系統主要有三種，即燃燒後捕獲系統、燃燒前捕獲系統和氧化燃料捕獲系統。

CO2捕獲已經在一些工業應用中採用,馬來西亞一家工廠採用化學吸附工藝,每年從燃氣電廠的煙道氣流中分離出0·2×106t的CO2,用於尿素生產。美國北達科他州煤氣化工廠採用物理溶劑工藝,每年從氣流中分離出3·3×106t的CO2,用於生產合成天然氣,捕獲的一部分CO2用於加拿大的強化採油項目。
碳運輸

CO2的運輸,指將分離並壓縮後的CO2通過管道或運輸工具運至存儲地。第一條長距離的CO2輸送管道於20世紀70年代初投入運行。在美國,有超過2,
500公里的CO2輸送管道,通過這些管道,每年有大約40×106t的CO2被運輸到德克薩斯州用於強化採油。
碳封存
CO2的存儲,指將運抵存儲地的CO2注入到如地下鹽水層、廢棄油氣田、煤礦等地質結構層或者深海海底或海床以下的地質結構中。
這個過程涉及許多在石油和天然氣開采和製造業中研發和普遍應用的技術,如用泵向井下注入CO2,並通過在井底部的鑿孔或篩子使CO2進入岩層。

此外CO2回注油田可以提高採油率,在煤層中注入CO2,可以回收煤層氣,這個過程也就是通常所說的強化採油(EOR)和強化採煤層氣(ECBM)。目前有三個工業規模(大於1×108tCO2/a)的項目在採用這種技術:北海的斯萊普內爾(Sleipner)項目、加拿大的韋本(Weyburn)項目和阿爾及利亞的薩拉赫(Salah)項目。
碳運輸技術簡介
在CO2運輸方面,目前最可行的辦法是利用管道輸送。

管道是一種已成熟的市場技術,將氣態的CO2進行壓縮可以提高密度,從而可降低運輸成本。也可以利用絕緣罐將液態CO2裝在罐車中進行運輸。在某些情況下,使用船舶運輸CO2從經濟角度講更具有吸引力,尤其是需要長途運輸或需將CO2運至海外時,但由於這種情況需求有限,故而目前運輸規模較小。在技術上,公路和鐵路罐車也是切實可行的方案。然而,除小規模運輸之外,這類運輸系統與管道和船舶相比則不經濟,不大可能用於大規模運輸。
目前,美國等國家在管道運輸技術方面已很成熟,需要解決的問題是如何降低運輸成本。

運輸成本主要取決於管道長度和管道直徑,而由於捕獲(包括壓縮)成本非常高,使得運輸成本在整個成本中所佔比例較低。因此只要捕獲和封存成本較低,或為了獲得其他一些收益(如提高油田採收率),許多國家不惜長距離運輸的高成本遠距離輸送CO2。
例如美國為提高原油採收率,採用遠距離輸送高壓液態CO2,最長的輸送管是綿羊山脈(Sheep
Mountain)運輸管道,它將南科羅拉多州的CO2運至得克薩斯的二疊紀盆地,距離為656km。
碳封存技術簡介
碳封存是指將捕獲、壓縮後的CO2運輸到指定地點進行長期封存的過程。
目前,主要的封存方式有地質封存、海洋封存和碳酸鹽礦石固存等等。另外,一些工業流程也可在生產過程中利用和存儲少量被捕獲的CO2。

但是,從普通電廠排放、未經處理的煙道氣僅含有大約3%~16%的CO2,可壓縮性比純的CO2小得多,而從燃煤電廠出來經過壓縮的煙道氣中CO2含量也僅為15%,在這樣的條件下儲存1t
CO2大約需要68m3儲存空間。因此,只有把CO2從煙氣里分離出來,才能充分有效地對它進行地下處理。

在將CO2封存到地下之後,為了防止CO2泄漏和或遷移,需要密封整個存儲空間。因此,選擇一個合適的具有良好封閉性能的封存蓋層也十分重要,它可以起到一個「蓋子」的作用,以確保能把CO2長期地封存在地下。

比較有效的辦法是利用常規的地質圈閉構造,它包括氣田、油田和含水層,對於前兩種,由於他們是人類能源系統基礎的一部分,人們已熟悉他們的構造和地質條件,所以利用它們來儲存CO2就比較便利和合算;
而含水層由於其非常普遍,因此在儲存CO2方面具有非常大的潛力。

根據碳封存地點和方式的不同,可將碳封存方式分為地質封存,海洋封存、碳酸鹽礦石固存以及工業利用固存等。其中,每種封存方式又包括不同的具體技術,他們的發展現狀見下表。

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碳捕捉與封存技術的發展現狀
現在,
CCS技術已受到國際科技和產業界的密切關注。由於其與現有能源系統基礎構造的一致性,受能源資源條件限制較小,該技術尤其受到工業化國家的廣泛關注與密切重視,美國、歐盟和加拿大等都制定了相應的技術研究規劃,開展CCS技術的理論、試驗、示範及應用研究。根據國際能源署的統計,截至到目前,全世界共有碳捕獲商業項目131個,捕獲研發項目42個,地質埋存示範項目20個,地質埋存研發項目61個。其中,比較知名的有挪威Sleipner項目、加拿大Weyburn項目和阿爾及利亞In
Salah項目等。

近年來,歐美國家又開始把火力發電廠排放的CO2作為主要儲存對象,開始進行地下儲存的實驗。2002年11月開始,美國能源部在西維吉尼亞新港口美國電力能源公司(AEP)的山頂電廠開展利用地質學方法存儲CO2的研究項目;
2003年2月,歐盟委員會資助的「二氧化碳儲存」研究項目在丹麥、德國、挪威與英國開展儲存發電廠排放的CO2儲層性質的研究;目前,在示範項目方面,全球范圍內已有幾個250MW規模的IGCC燃煤電廠建成。在CCS實驗項目方面,
2004年9月14日在澳大利亞墨爾本召開的世界碳固存領導人論壇上,國際合作推動的10個實驗改進技術項目得到確認,與會的國家對碳固存的國際合作均表示出濃厚的興趣。
以上述已經進行的項目和實驗說明,
CCS技術是一項極具潛力的減少CO2排放的前沿技術,該技術有可能在經濟發展與環境保護兩個方面實現雙贏局面。因此,我國也應密切關注CCS技術的研究現狀和最新進展,及早開展相關技術研究規劃和理論與試驗的示範與應用。
案例：

以美國為例，美國於2000年開始由美國能源部主持正式開展CO2封存研究和發展項目,其中將地質封存和海洋封存列為主要研究領域,同時研究陸地生態系統(森林、土壤、植被等)對二氧化碳的隔離作用,並制訂了詳細的技術路線圖,詳情見下表

2005年美國已開展了25個CO2地下構造注入、儲存與監測的外場試驗,並已進入驗證階段。
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我國碳捕集與封存技術發展前景及行動
中國的國情、發展階段和能源結構決定了碳捕集與封存技術（CCS）是中國應對氣候變化的一項重要戰略選擇，也是全球碳捕集與封存最具潛力的市場；雖然該技術仍處於研發和示範階段，但國內高校、科研機構和企業已積極行動，取得進展，中國CCS中心籌建的可行性研究也在進行之中；全面認識CCS技術本身及發展中存在的問題，對於中國提高技術研發能力、應對氣候變化能力和綜合競爭力具有重要意義。
中國應對氣候變化的重要選擇：碳捕集與封存
《京都議定書》的生效為人類共同應對氣候變化提供增添了希望，但通過提高能效、使用可再生能源等來減少二氧化碳排放的技術手段仍比較單一，而以能源驅動的現代社會，化石燃料仍將繼續是主要的能源供給，二氧化碳等溫室氣體的減排面臨巨大壓力。要實現溫室氣體濃度穩定在一定水平，還需要採用綜合的減排措施，在這樣的背景下，IPCC特別推薦碳捕集與封存技術，以期來共同靈活應對溫室氣體到減排。
所謂二氧化碳的收集與儲存，及時收集化石燃料燃燒產生的二氧化碳，並在天然地下儲層中長期儲存，以減少二氧化碳向大氣排放。這項技術手段不但是全球溫室氣體減排的重要選擇，而且是減少大氣中二氧化碳濃度的根本措施，能夠真正實現能源利用的近零排放。
近年來，中國快速的經濟增長對能源的需求日益增加，溫室氣體排放量已位居世界前列，而中國又是一個深受氣候變化影響的發展中國家，極端天氣事件頻發。目前以煤炭為主的一次能源和以火力發電為主的二次能源結構，使碳捕集與封存在中國應用前景極其廣闊，也必將成為中國碳減排和應對氣候變化的重要技術選擇。
中國CCS：仍處於研發階段
從20世紀70年代起，我國開始注意二氧化碳提高石油採收率的研究工作。但與國際先進的做法相比，中國的CCS研究與開發還處於前期。二氧化碳捕集只適用於一些二氧化碳純度高、比較容易捕集的煉油、合成氨、制氫、天然氣凈化等工業過程。整體看，目前我國的二氧化碳捕集與封存仍處於實驗室階段，而且大都採用燃燒後捕集的方式，工業上的應用也主要是提高採油率。
但是近年來中國在CCS的研究上作了很多工作，從2003年開始中國政府就參加了碳捕集領導人論壇。「973計劃」、「863計劃」在內的國家重大課題都對CCS進行了研究。此外，華能和神華等大型公司也對CCS進行規劃、研究和示範。2008年7月16日，我國首個燃煤電廠二氧化碳捕集示範工程——華能北京熱電廠二氧化碳捕集示範工程正式建成投產，標志著二氧化碳氣體減排技術首次在我國燃煤發電領域得到應用。
作為發展中國家第一個CCS中心，煤炭信息研究院將與國際能源署合作開展籌建「中國CCS中心」的工作。它將積極推動中國CCS技術的研發與示範、技術轉移和信息共享。
CCS面臨的現實挑戰
雖然CCS作為一種消除溫室氣體的根本技術途徑，具有很大的發展潛力，但它的應用將極大地改變傳統的能源生產方式，影響經濟成本；對地質結構、海洋生態、人體健康和地球循環系統具有極大不確定性，影響人類生存環境；它的應用還將改變人們現有認知、現存法律法規及政策，影響社會承受度。所以，CCS面臨一下問題：
成本太高。目前估計CCS的應用將使發電成本增加大約0.01-0.05美元/千瓦時，並消耗20%以上的能源，這將阻礙CCS的發展。
健康、安全和環境風險。在CCS的應用中，將存在管道運輸相關聯的風險、地質封存滲漏引發的風險、二氧化碳注入海洋的風險等，這些風險將不可預見地影響人體健康、安全和生態環境。CCS所具有的潛在風險一直是社會難以接受的主要顧慮，也阻礙著CCS的發展。
相關法律與法規的欠缺，沒有一個合適的法律框架以推進地質封存的實施，也沒有考慮到相關的長期責任。
認識不足、源匯匹配、風險評價與監測等其他問題。目前對CCS的認識存在不足；對捕獲、運輸和封存技術本身還要深入研究；還要更好地了解和封存地點的主要二氧化碳源的距離並建立捕獲、運輸和封存的成本曲線；並需要在全球、地區和局部層面上改進對封存能力估算，要更好地了解長期封存、流動和滲漏過程等等。
因此在CCS的發展上，我們要加強與國際合作，積極利用國外的資金和技術，適應中國的經濟社會發展現狀，進行謹慎部署、推廣應用。
國家對CCS技術的發展給予了高度重視，CCS技術作為前沿技術已被列入國家中長期科技發展規劃；在國家科技部2007年的《中國應對氣候變化科技專項行動》中，CCS技術作為控制溫室氣體排放和減緩氣候變化的技術重點被列入專項行動的四個主要活動領域之一。「十一五」期間，國家「863」計劃也對發展CCS技術給予很大支持。2007年6月國家發改委公布的《中國應對氣候變化國家方案》中強調重點開發CO2的捕獲和封存技術，並加強國際間氣候變化技術的研發、應用與轉讓。

我國與國際社會一起積極開展了CCS技術研究與項目合作。2007年啟動了「中歐碳捕獲與封存合作行動fCOACH)」，12個歐方機構和8個中方機構參與了COACH行動。2007年11月20日，啟動了「燃煤發電二氧化碳低排放英中合作項目」。2008年1月25日，中聯煤層氣有限責任公司以下簡稱「中聯煤」與加拿大百達門公司、香港環能國際控股公司簽署了「深煤層注入/埋藏二氧化碳開採煤層氣技術研究」項目合作協議。自2002年以來，中聯煤和加拿大阿爾伯達研究院已在山西省沁水盆地南部合作，成功實施了淺部煤層的CO2單井注入試驗。中國石油作為肩負經濟、政治和社會責任的大型國企．為展現保護環境的良好社會形象，率先在國內開展了利用CCS技術提高油田採收率的研究與應用工作，於2007年4月啟動了重大科技專項及資源綜合利用研究」。
來自：國際能源網
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我感覺這個東西有點象訛詐。
中國根本沒有這方面的原創技術，完全只能靠購買技術和設備來運行，等於幫歐美養了一個大產業，以此維系碳排放企業（尤其是火電企業）苟延殘喘。回收利用二氧化碳目前唯一能得到直接經濟效益的就是石油企業，能加氣驅油。
搞CCS不是長遠可行之路，成本太高，而且浪費資源，還不如徹底一點，揮淚斬馬謖，老老實實搞新能源！而不是讓不可持續的化石能源產業（煤炭石油火電）借屍還魂，擠占可再生能源研發的寶貴資源。

❽ 二氧化碳封存與資源開發相統一的原則

油氣藏CO₂地質封存與CO₂提高採收率都需要將CO₂注入油氣藏的儲層內，兩者具有一致性。但因兩者的目的不同，特別是油氣藏開發本身具有自身的規律與特點，因此，油氣藏CO₂地質封存與CO₂提高採收率又具有一定的差異性。

油氣藏CO₂地質封存的目的是將大量的CO₂注入油氣藏，以減少CO₂向大氣環境的排放。CO₂提高採收率的目的是對合適的油氣藏，通過注入CO₂將更多的原油或天然氣從油氣藏中開采出來。前者重點關注CO₂的注入和封存量，希望注入速率快，封存量高；後者重點關注的是提高油氣採收率程度，CO₂注入量、注入方式以及注入速率等均要服從提高油氣採收率的總體目標。

油氣藏是理想的CO₂地質封存地，但不是所有的油氣藏均適宜CO₂地質封存。以淺層油氣藏為例，雖然具有良好的地質圈閉和儲蓋層組合，但由於油氣藏深度不夠，不能保證封存的CO₂為超臨界狀態，泄漏風險大，故不適宜作為CO₂封存地。另一方面，某些深部油氣藏的地質圈閉和儲蓋層組合以及油氣藏深度均適合CO₂地質封存，但不一定適合CO₂驅油（如在原油較重，最小混相壓較高，CO₂與油不能混相的情況下）；或CO₂驅油不是最佳的開發選擇（如在油氣藏滲透率相對較高，水驅或化學驅也能有效採油的情況下等）。

綜上所述，在油氣藏CO₂地質封存選址的過程中，為保證油氣藏CO₂地質封存與油氣資源開發利用相統一，必須綜合考慮油氣藏CO₂地質封存與提高採收率的影響因素，目標油氣藏是CO₂提高採收率潛力大，同時適合CO₂封存的油氣藏。