二氧化碳储藏课件

5二氧化碳储存武汉大学水利水电学院2014年3月5二氧化碳储存武汉大学水利水电学院二氧化碳储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研究现状二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研究研究意义睡的好香啊“地毯”都没有,咋睡觉啊?曾经现在研究意义睡的好香啊“地毯”都没有,曾经现在研究意义我们的家园怎么了？！研究意义我们的家园怎么了？！温室效应(英文：Greenhouseeffect)，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全世界各国的关注。第一个提出温室效应的是法国学者Jean-BaptisteJosephFourier（1768～1830）于1824年提出的。环境影响①全球变暖②地球上的病虫害增加③海平面上升④气候反常⑤土地沙漠化温室效应(英文：Greenhouseeffect)，又称“研究意义一、不同时期气候变化特点比较时期含义地质时期历史时期近代时间跨度最大,变化周期最长的时期距今一万年以来的时期最近一二百年的时期冰期(寒冷期)与间冰期(温暖期)交替气温波动上升气温显著升高,1860年以来，全球平均气温升高了0.6℃气候变化特点研究意义一、不同时期气候变化特点比较时期含义地质时期历史时期研究意义二、我国所面临的二氧化碳排放形势研究意义二、我国所面临的二氧化碳排放形势研究意义三，如何降低二氧化碳的排放量①提高现有能源利用效率，降低能耗。(如：开发AD600/700℃更高参数的超临界发电技术)；②大力发展其他可再生能源或低碳能源，如水电、生物质、核能、风能、太阳能等。③二氧化碳的封存研究意义三，如何降低二氧化碳的排放量①提高现有能源利用效二氧化碳的储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研究现状二氧化碳储存技术和成果二氧化碳的储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研国内外研究现状CO2的来源

CO2的固定源包括大型化石燃料或生物能源设施、主要CO2排放型工业、天然气生产、合成燃料工厂以及基于化石燃料的制氢工厂。

CO2的大固定源：世界范围内每年CO2排放量在10万吨以上的源。国内外研究现状CO2的来源CO2的固定源包括大型化石国内外研究现状CO2大固定源的全球分布情况国内外研究现状CO2大固定源的全球分布情况国内外研究现状已经开展封存的国家和进度EOR则是指“三次采油”即油田的第三个采油阶段，是指注水之后的开采阶段。ECBM是指煤层注入二氧化碳提高煤层气采收率技术。国内外研究现状已经开展封存的国家和进度EOR则是指“三次采油国内外研究现状目前各国开展的CO2储藏系统的研究工作我国开展二氧化碳储藏这方面工作起步较晚，目前还处于起步阶段，现在主要在开发CO2的收集深埋技术。国内外研究现状目前各国开展的CO2储藏系统的研究工作我国开展国内外研究现状CO2地下储存的实际工程CO2储存综合场所比较国内外研究现状CO2地下储存的实际工程CO2储存综合场所比较国内外研究现状国内外研究现状国内外研究现状中国CO2地下储存项目国内外研究现状中国CO2地下储存项目国内外研究现状中国CO2地下储存项目国内外研究现状中国CO2地下储存项目二氧化碳的储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研究现状二氧化碳储存技术和成果二氧化碳的储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果CO2储存方式这篇文章有详细介绍二氧化碳储存技术和成果CO2储存方式这篇文章二氧化碳储存技术和成果⑴地质封存二氧化碳储存技术和成果⑴地质封存二氧化碳储存技术和成果在这些结构中，储存二氧化碳的沉积岩上部都有盖层。不可开采煤层目前还只是潜在的一个备选方案，因为它的储存二氧化碳的圈闭机制稍有不同，有时是填充在煤炭的颗粒当中。二氧化碳储存技术和成果在这些结构中，储存二氧化碳封闭层(页岩)目标层(砂岩Sand)砂岩页岩地表沉积物(包括淡水)射孔封隔器生产套管表层套管注入管均质粘合剂护层无收缩或延展粘合剂.需承受每天循环过程的高压震荡器/计算机井底压力传感器电缆下伏页岩围堵层(砂岩&页岩)深井压裂注入(SFI)高压和高速注入(压裂)高纯度高压气体连续循环注入多相流专用处理井深井压裂注入方法SlurryFractureInjected(SFI)封闭层目标层砂岩页岩地表沉积物射孔封隔器生产套管表层套管注入二氧化碳储存技术和成果适宜封存的全球前景沉积盆地区域在那里可以找到合适的盐沼池地质构造、油田或气田，或煤床。只包括了一部分可供煤床封存的地点。封存前景是对可能性的一种定性评估，即根据已掌握的信息在某个特定区域中存在某个适合封存的地点。本图仅作为一个导向，因为它基于部分数据，其质量可能因区域而异，也可能随时间的推移和新的信息而有所变化。（《澳大利亚地球科学》提供）二氧化碳储存技术和成果适宜封存的全球前景沉积盆地区域二氧化碳储存技术和成果①咸水蓄水层储存目前研究发现上述存储方式主要有以下两种储存机理二氧化碳储存技术和成果①咸水蓄水层储存目前研究发现上述存储方二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果②油田储存二氧化碳储存技术和成果②油田储存二氧化碳储存技术和成果③煤层储存二氧化碳储存技术和成果③煤层储存二氧化碳储存技术和成果（2）海洋封存海洋占地表的70％以上，海洋的平均深度为3,800米。由于CO2可在水中溶解，所以大气与水体在海洋表面不断进行CO2的自然交换，直到达到平衡为止。通过管道或船舶将CO2运输到海洋封存地点，从那里再把CO2注入海洋的水柱体或海底（深度在1,000米以上）。被溶解和消散的CO2随后会成为全球碳循环的一部分。二氧化碳储存技术和成果（2）海洋封存海洋占地表的70％以上，二氧化碳储存技术和成果海洋封存情景概览二氧化碳储存技术和成果海洋封存情景概览二氧化碳储存技术和成果海洋封存方法二氧化碳储存技术和成果海洋封存方法二氧化碳储存技术和成果（3）现有著名地质封存项目1、挪威北海的斯莱普内尔（Sleipner)天然气田CO2封存项目2、加拿大的韦本项目（weyburn)项目。3、阿尔及利亚的萨拉赫（salah)项目。二氧化碳储存技术和成果（3）现有著名地质封存项目1、挪威北海二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果二氧化碳的储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研究现状二氧化碳储存技术和成果二氧化碳的储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研问题与展望主要问题①安全问题②经济问题③法律问题④力学问题①安全问题：安全问题是CO2封存工程的关键。虽然现在没有出现CO2泄露的实例报道。但是大量的CO2泄露会造成重大的环境危害。

例如：1986年发生在喀麦隆尼奥斯湖湖底的火山喷发，使得大量堆积在湖底的CO2被突然释放出来，导致方圆25KM范围内的1700多人和大量的动物窒息死亡。问题与展望主要问题①安全问题②经济问题①安全问题：安全问题与展望喀麦隆尼奥斯湖湖底CO2泄露问题与展望喀麦隆尼奥斯湖湖底CO2泄露问题与展望②经济问题注气井的深度控制着储气的成本,井深越大,成本越高。问题与展望②经济问题问题与展望③法律问题

目前几乎没有哪个国家对CO2封存制定了具体的法律和框架体系。任何二氧化碳封存场所的监管框架和责任都需要明确工业界和政府在场所闭合和永久退役后的作用和财政责任。长期的责任问题如:与CO2渗漏到大气有关的全球问题以及局地对环境影响担心的问题尚未得到解决。问题与展望③法律问题问题与展望④岩石力学问题主要包括封存地层的长期力学稳定性问题及CO2+水+岩的化学耦合作用对岩体的力学性质及水力学性质的影响。

当CO2在一定的压力和温度下（如35℃，15MPa）以超临界状态注入盐岩溶腔并封闭后，由于盐岩的自重产生的应力和溶腔内的压力存在差异，因此，盐岩将出现蠕变，导致溶腔体积缩小。问题与展望④岩石力学问题当CO2在一定的压力和问题与展望

在溶腔的底部，腔体内压将小于盐岩的自重应力；而在溶腔的顶部，当腔体内压达到盐岩自重应力时，蠕变将停止。如果由于腔体下部的蠕变使得腔体内压大于顶板的最小自重应力，在顶板处将出现环向的拉应力，导致顶板开裂，CO2就可能沿裂缝向外渗漏。问题与展望在溶腔的底部，腔体内压将小于盐岩的自重问题与展望盐岩蠕变国内外很多研究对盐岩的蠕变性能提出了力学模型，通常采用剪应力的幂函数来表示盐岩的稳态蠕变特性。球形溶腔单位体积的体积应变率可以表示为问题与展望盐岩蠕变国内外很多研究对盐岩的蠕变性能问题与展望如图2所示，开始时(t%<60)压力的增加非常迅速，但当压力达到的σ无穷大的90%时压力的变化就非常缓慢了，而且溶腔经过长期演变后的腔体内压力与CO2初始的注入压力P0关系已不大，但对溶腔最后的体积收缩大小至关重要。问题与展望如图2所示，开始时(t%<60)压力的增问题与展望问题与展望问题与展望CO2沿溶腔壁的渗透

初始的盐岩渗透系数为K0，横坐标有效应力为盐岩应力减去孔隙压力。可以看到，当有效应力小于某个特征强度σs时，盐岩的渗透性基本不变，但当大于该特征强度后，盐岩中将出现微裂缝，渗透系数逐渐呈非线性增长的趋势，直到最后渗透系数的增加已无法抑制，即出现贯通的裂缝。图4球型试件渗透试验结果图5球形试验器件示意图问题与展望CO2沿溶腔壁的渗透初始的盐岩渗透系数问题与展望展望1、加强国际间关于CO2储存的合作和技术交流。2、在当前国际石油资源短缺的大背景下，CO2_EOR技术更具吸引力，应充分抓住这一机遇来发展CO2_EOR技术，积累碳封存方面的经验。3、开展科技攻坚，解决封存方面的力学问题和其他技术问题。问题与展望展望1、加强国际间关于CO2储存的合作和技术交流。问题与前景问题与前景5二氧化碳储存武汉大学水利水电学院2014年3月5二氧化碳储存武汉大学水利水电学院二氧化碳储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研究现状二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研究研究意义睡的好香啊“地毯”都没有,咋睡觉啊?曾经现在研究意义睡的好香啊“地毯”都没有,曾经现在研究意义我们的家园怎么了？！研究意义我们的家园怎么了？！温室效应(英文：Greenhouseeffect)，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全世界各国的关注。第一个提出温室效应的是法国学者Jean-BaptisteJosephFourier（1768～1830）于1824年提出的。环境影响①全球变暖②地球上的病虫害增加③海平面上升④气候反常⑤土地沙漠化温室效应(英文：Greenhouseeffect)，又称“研究意义一、不同时期气候变化特点比较时期含义地质时期历史时期近代时间跨度最大,变化周期最长的时期距今一万年以来的时期最近一二百年的时期冰期(寒冷期)与间冰期(温暖期)交替气温波动上升气温显著升高,1860年以来，全球平均气温升高了0.6℃气候变化特点研究意义一、不同时期气候变化特点比较时期含义地质时期历史时期研究意义二、我国所面临的二氧化碳排放形势研究意义二、我国所面临的二氧化碳排放形势研究意义三，如何降低二氧化碳的排放量①提高现有能源利用效率，降低能耗。(如：开发AD600/700℃更高参数的超临界发电技术)；②大力发展其他可再生能源或低碳能源，如水电、生物质、核能、风能、太阳能等。③二氧化碳的封存研究意义三，如何降低二氧化碳的排放量①提高现有能源利用效二氧化碳的储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研究现状二氧化碳储存技术和成果二氧化碳的储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研国内外研究现状CO2的来源

CO2的固定源包括大型化石燃料或生物能源设施、主要CO2排放型工业、天然气生产、合成燃料工厂以及基于化石燃料的制氢工厂。

CO2的大固定源：世界范围内每年CO2排放量在10万吨以上的源。国内外研究现状CO2的来源CO2的固定源包括大型化石国内外研究现状CO2大固定源的全球分布情况国内外研究现状CO2大固定源的全球分布情况国内外研究现状已经开展封存的国家和进度EOR则是指“三次采油”即油田的第三个采油阶段，是指注水之后的开采阶段。ECBM是指煤层注入二氧化碳提高煤层气采收率技术。国内外研究现状已经开展封存的国家和进度EOR则是指“三次采油国内外研究现状目前各国开展的CO2储藏系统的研究工作我国开展二氧化碳储藏这方面工作起步较晚，目前还处于起步阶段，现在主要在开发CO2的收集深埋技术。国内外研究现状目前各国开展的CO2储藏系统的研究工作我国开展国内外研究现状CO2地下储存的实际工程CO2储存综合场所比较国内外研究现状CO2地下储存的实际工程CO2储存综合场所比较国内外研究现状国内外研究现状国内外研究现状中国CO2地下储存项目国内外研究现状中国CO2地下储存项目国内外研究现状中国CO2地下储存项目国内外研究现状中国CO2地下储存项目二氧化碳的储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研究现状二氧化碳储存技术和成果二氧化碳的储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果CO2储存方式这篇文章有详细介绍二氧化碳储存技术和成果CO2储存方式这篇文章二氧化碳储存技术和成果⑴地质封存二氧化碳储存技术和成果⑴地质封存二氧化碳储存技术和成果在这些结构中，储存二氧化碳的沉积岩上部都有盖层。不可开采煤层目前还只是潜在的一个备选方案，因为它的储存二氧化碳的圈闭机制稍有不同，有时是填充在煤炭的颗粒当中。二氧化碳储存技术和成果在这些结构中，储存二氧化碳封闭层(页岩)目标层(砂岩Sand)砂岩页岩地表沉积物(包括淡水)射孔封隔器生产套管表层套管注入管均质粘合剂护层无收缩或延展粘合剂.需承受每天循环过程的高压震荡器/计算机井底压力传感器电缆下伏页岩围堵层(砂岩&页岩)深井压裂注入(SFI)高压和高速注入(压裂)高纯度高压气体连续循环注入多相流专用处理井深井压裂注入方法SlurryFractureInjected(SFI)封闭层目标层砂岩页岩地表沉积物射孔封隔器生产套管表层套管注入二氧化碳储存技术和成果适宜封存的全球前景沉积盆地区域在那里可以找到合适的盐沼池地质构造、油田或气田，或煤床。只包括了一部分可供煤床封存的地点。封存前景是对可能性的一种定性评估，即根据已掌握的信息在某个特定区域中存在某个适合封存的地点。本图仅作为一个导向，因为它基于部分数据，其质量可能因区域而异，也可能随时间的推移和新的信息而有所变化。（《澳大利亚地球科学》提供）二氧化碳储存技术和成果适宜封存的全球前景沉积盆地区域二氧化碳储存技术和成果①咸水蓄水层储存目前研究发现上述存储方式主要有以下两种储存机理二氧化碳储存技术和成果①咸水蓄水层储存目前研究发现上述存储方二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果②油田储存二氧化碳储存技术和成果②油田储存二氧化碳储存技术和成果③煤层储存二氧化碳储存技术和成果③煤层储存二氧化碳储存技术和成果（2）海洋封存海洋占地表的70％以上，海洋的平均深度为3,800米。由于CO2可在水中溶解，所以大气与水体在海洋表面不断进行CO2的自然交换，直到达到平衡为止。通过管道或船舶将CO2运输到海洋封存地点，从那里再把CO2注入海洋的水柱体或海底（深度在1,000米以上）。被溶解和消散的CO2随后会成为全球碳循环的一部分。二氧化碳储存技术和成果（2）海洋封存海洋占地表的70％以上，二氧化碳储存技术和成果海洋封存情景概览二氧化碳储存技术和成果海洋封存情景概览二氧化碳储存技术和成果海洋封存方法二氧化碳储存技术和成果海洋封存方法二氧化碳储存技术和成果（3）现有著名地质封存项目1、挪威北海的斯莱普内尔（Sleipner)天然气田CO2封存项目2、加拿大的韦本项目（weyburn)项目。3、阿尔及利亚的萨拉赫（salah)项目。二氧化碳储存技术和成果（3）现有著名地质封存项目1、挪威北海二氧化碳储存技术和成果二氧化碳储存技术和成果二氧化碳的储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研究现状二氧化碳储存技术和成果二氧化碳的储存——主讲提纲3214问题与展望研究意义国内外研问题与展望主要问题①安全问题②经济问题③法律问题④力学问题①安全问题：安全问题是CO2封存工程的关键。虽然现在没有出现CO2泄露的实例报道。但是大量的CO2泄露会造成重大的环境危害。

例如：1986年发生在喀麦隆尼奥斯湖湖底的火山喷发，使得大量堆积在湖底的CO2被突然释放出来，导致方圆25KM范围内的1700多人和大量的动物窒息死亡。问题与展望主要问题①安全问题②经济问题①安全问题：安全问题与展望喀麦隆尼奥斯湖湖底CO2泄露问题与展望喀麦隆尼奥斯湖湖底CO2泄露问题与展望②经济问题注气井的深度控制着储气的成本,井深越大,成本越高。问题与展望②经济问题问题与展望③法律问题

目前几乎没有哪个国家对CO2封存制定了具体的法律和框架体系。任何二氧化碳封存场所的监管框架和责任都需要明确工业界和政府在场所闭合和永久退役后的作用和财政责任。长期的责任问题如:与CO2渗漏到大气有关的全球问题以及局地对环境影响担心的问题尚未得到解决。问题与展望③法律问题问题与展望④岩石力学问题主要包括封存地层的长期力学稳定性问题及CO2+水+岩的化学耦合作用对岩体的力学性质及水力学性质的影响。

当CO2在一定的压力和温度下（如35℃，