二氧化碳用于地质资源开发及同步封存技术综述

学术综述

作者：

包一翔1 2 郭强1 2 蒋斌斌1 2 苏琛1 2 李井峰*3

作者单位：

1. 国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室2. 北京低碳清洁能源研究院3. 国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京低碳清洁能源研究院

摘要：

以煤炭为主体的化石燃料目前占我国一次能源消费的80%以上，在“碳达峰、碳中和”目标下，二氧化碳捕集与封存技术（CCS）是二氧化碳（CO₂）规模化减排的关键技术。对比了世界各国CCS工程应用的进展，全球目前共有164个CCS项目（分布在28个国家），正在运行的CCS项目有56个（分布在15个国家），美国、中国和英国是CCS项目总数排名前三的国家，正在运行的CCS项目数前三的国家为美国、中国和加拿大。介绍了CO₂用于石油、卤咸水、天然气、可燃冰等地质资源开发并同步实现不同程度地质封存的技术原理。CO₂驱油技术比传统生产方法碳强度低，同时能够利用原油采空区实现CO₂封存。深部卤咸水层的理论CO₂封存容量可实现保持大气中CO₂浓度约为450×10^-6，卤咸水及其所含矿物元素均可转化为收益从而抵消一部分封存技术成本。采用CO₂驱替甲烷等气体时，岩层特性、注入压力和温度等决定了生产效率，天然气储存地层的密封性有助于减少CO₂在竖直方向的扩散和损失。探讨了CO₂地质封存协同高浓盐水处置、CO₂用于地下煤气化、CO₂用于干热岩开发技术。CO₂封存协同高浓盐水处置可实现二者同时减量，浓盐水中的高硬度可加快CO₂的碳酸化过程。CO₂用作气化剂，可调节合成气的组成，但气化过程较难控制，煤气化产生的地层空间可用于CO₂封存。CO₂用于干热岩开发可节省用水、减少管道结垢等，但CO₂较高损失率或导致封存效果不够理想。最后，总结了CCS面临的成套装备开发缺乏、技术原理认识不足、技术成本高、法律法规不完善等问题并对其应用潜力进行了展望。

关键词：

二氧化碳地质封存资源开发同步封存

刊期：

2022，6（50）

所属栏目：

“二氧化碳捕集、利用与封存”专题

基金资助：

中国工程院重大咨询资助项目(2021-XBZD-13-49)

分类号：

P66

DOI：

10.13199/j.cnki.cst.2021-0552

页数：

页码：

84-95

来源期刊

煤炭科学技术

Coal Science and Technology