CO2咸水层封存关键参数及其实验表征技术研究进展

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.22090

摘要/Abstract

摘要：

CO₂咸水层封存作为碳捕集、利用与封存(carbon capture, utilization and storage，CCUS)技术的重要一环，是实现碳中和目标的有效手段，完善咸水层封存机理研究方案对于准确评估CO₂咸水层封存潜力具有重要意义。讨论了CO₂咸水层封存机理，总结了实验过程中常用的表征技术，论述了不同参数对咸水层封存的影响，并对该技术的未来发展做出了展望。针对不同的封存机理研究，咸水层封存的表征技术主要包括储层岩石表征、岩心驱替实验、溶解性实验、矿化反应实验等。CO₂咸水层封存潜力受残余水饱和度、残余气饱和度、溶解度和盐析程度等多个参数的影响，因此选用合适的表征技术确定相关参数对于确保封存潜力评估的准确性至关重要。此外，开展全过程封存机理分析和海上咸水层封存项目研究是该技术未来研究的重要方向。

关键词: 碳捕集、利用与封存(CCUS), CO₂地质封存, 咸水层封存, 封存潜力, 评估

Abstract:

As an important part of carbon capture, utilization and storage(CCUS) technology, CO₂ sequestration in saline aquifers is an effective means to achieve the goal of carbon neutralization. Improving the research scheme of CO₂ sequestration mechanism in saline aquifers is of great significance to accurately evaluate the storage potential. The storage mechanism of CO₂ sequestration in saline aquifers was discussed, the commonly used characterization techniques were summarized, the effects of different parameters on sequestration in saline aquifers were discussed, and the future development of this technology was prospected. According to the study of different storage mechanisms, the characterization technology of sequestration in saline aquifers mainly includes reservoir rock characterization, core flooding experiment, solubility experiment, mineralization reaction experiment and so on. The storage potential of CO₂ sequestration in saline aquifers is affected by many parameters, such as the residual water saturation, residual gas saturation, solubility and salt precipitation. Therefore, it is very important to select appropriate characterization techniques to determine the relevant parameters to ensure the accuracy of storage potential evaluation. In addition, the analysis of the whole process storage mechanism and the research of marine CO₂ sequestration in saline aquifers project are the important research direction of this technology in the future.

Key words: carbon capture, utilization and storage(CCUS), CO₂ geological storage, sequestration in saline aquifers, storage potential, evaluation

中图分类号:

TK 09

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75	YUSOF M A M， NEUYAM Y A S， IBRAHIM M A， et al ．Experimental study of CO₂ injectivity impairment in sandstone due to salt precipitation and fines migration[J]．Journal of Petroleum Exploration and Production Technology， 2022： 1-12． doi:10.1007/s13202-022-01453-w
76	高志豪，赵锐锐，成建梅．砂岩含水层CO₂封存中考虑盐沉淀反馈作用的数值模拟：以鄂尔多斯盆地为例[J]．地质科技通报， 2022， 41(1)： 269-277．
	GAO Z H， ZHAO R R， CHENG J M ．Numerical simulation of CO₂ sequestration in sandstone aquifers with feedback effect of salt precipitation： a case study of ordos basin[J]．Bulletin of Geological Science and Technology， 2022， 41(1)： 269-277．

项目名称	状态	国家	投运时间	行业	最大捕集能力/(Mt/a)	捕集类型	封存类型
Sleipner	运行中	挪威	1996	天然气处理	0.40	工业分离	专用地质封存
Snøhvit	运行中	挪威	2008	天然气处理	0.70	工业分离	专用地质封存
Quest	运行中	加拿大	2015	制氢、油砂升级	1.20	工业分离	专用地质封存
Illinois Industrial Carbon Capture and Storage	运行中	美国	2017	乙醇生产	1.00	工业分离	专用地质封存
Gorgon Carbon Dioxide	运行中	澳大利亚	2019	天然气处理	4.00	工业分离	专用地质封存
Qatar LNG CCS	运行中	卡塔尔	2019	天然气处理	1.00	工业分离	专用地质封存
神华CCS	暂时停注	中国	2010	煤制油	0.15	工业分离	专用地质封存

项目名称	状态	国家	投运时间	行业	最大捕集能力/(Mt/a)	捕集类型	封存类型
Sleipner	运行中	挪威	1996	天然气处理	0.40	工业分离	专用地质封存
Snøhvit	运行中	挪威	2008	天然气处理	0.70	工业分离	专用地质封存
Quest	运行中	加拿大	2015	制氢、油砂升级	1.20	工业分离	专用地质封存
Illinois Industrial Carbon Capture and Storage	运行中	美国	2017	乙醇生产	1.00	工业分离	专用地质封存
Gorgon Carbon Dioxide	运行中	澳大利亚	2019	天然气处理	4.00	工业分离	专用地质封存
Qatar LNG CCS	运行中	卡塔尔	2019	天然气处理	1.00	工业分离	专用地质封存
神华CCS	暂时停注	中国	2010	煤制油	0.15	工业分离	专用地质封存

封存机理	表征方法
构造封存	CO₂-地层水岩心驱替实验
残余气封存	CO₂-地层水岩心驱替实验
溶解封存	CO₂-地层水溶解性实验
矿化封存	CO₂-地层水-岩石矿化反应实验

封存机理	表征方法
构造封存	CO₂-地层水岩心驱替实验
残余气封存	CO₂-地层水岩心驱替实验
溶解封存	CO₂-地层水溶解性实验
矿化封存	CO₂-地层水-岩石矿化反应实验

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CO₂咸水层封存关键参数及其实验表征技术研究进展

Review on Key Parameters and Characterization Technology of CO₂ Sequestration Mechanism in Saline Aquifers

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图/表 3

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