玄武岩CO_(2)矿化封存监测方法和技术体系研究

玄武岩CO_(2)矿化封存是近年来逐渐受到关注的新一类CO_(2)地质封存方式,已在冰岛和美国成功开展技术示范。玄武岩CO_(2)矿化封存主要将CO_(2)转化为固体矿物,在CO_(2)注入方式、埋存深度、储盖层物理性质要求等方面与砂岩储层碳封存差异较大,两者监测方案也存在显著差异。文章基于美国Wallula项目和冰岛Carbfix项目的监测经验,结合玄武岩CO_(2)矿化封存特点,梳理不同CO_(2)注入相态(超临界态和溶解态)的玄武岩CO_(2)矿化封存监测方案,横向比较玄武岩CO_(2)矿化封存、咸水层封存和油气藏封存的监测体系。砂岩储层的封存监测体系侧重观测CO_(2)储层的地质构造完整性,以及评价潜在泄漏路径上CO_(2)浓度的变化,监测周期通常要求在50 a以上。相较而言,玄武岩CO_(2)矿化封存监测体系侧重于观测“水-CO_(2)-玄武岩”的矿化反应效果,反映井下流体物质性质的变化,包括各化学组分浓度、示踪剂浓度、p H值等参数,定性定量评价矿化反应程度及碳封存效果。最后,基于咸水层封存和油气藏封存的监测技术经验,结合玄武岩CO_(2)矿化封存监测的技术需求,总结提出由监测范围、监测目的、监测方案和预警体系4大部分组成的玄武岩CO_(2)矿化封存通用性监测体系,形成了“地下-井筒-地表-地上”的三维空间监测体系。文章提出的玄武岩CO_(2)矿化封存监测方法和技术体系具有通用性,可为未来开展玄武岩CO_(2)矿化封存示范项目提供借鉴。

跨越低碳技术死亡谷:“碳寻计划”首期回顾、思考和展望

“碳寻计划”的重要意义在于探索一种市场、资本、技术、企业、公益组织的多方合作新模式。应对气候变化、实现碳中和目标需要在全球范围内大规模部署一系列新兴的低碳技术。其中,碳捕集、利用与封存(CCUS)技术对于实现碳中和具有关键作用。根据国际能源署测算,2050年全球能源系统净零排放情景下,全球2050年CO_(2)的年度捕集量需要达到60.4亿吨,其中包括从化石能源捕集37.36亿吨、从生物质能源捕集12.63亿吨、空气直接捕集(DAC)10.41亿吨。整体而言,从现在到2050年全球实现净零经济,CCUS的减排贡献占比可达8%。

玄武岩CO_(2)矿化封存潜力评估方法研究现状及展望

二氧化碳地质封存是实现减排增汇的重要技术选择,能够将CO_(2)长期、安全地封存在地下岩层中。常规的CO_(2)封存地质体包括地下深部咸水层和枯竭油气藏,玄武岩是近年来逐渐受关注的新一类CO_(2)封存地质体,进一步丰富和拓展了CO_(2)地质封存的技术手段和碳汇潜力。封存潜力评估是CO_(2)地质封存技术发展的重要基础工作之一,文章系统梳理国内外玄武岩矿化封存潜力的评价方法,对比分析各类方法的原理机制和应用情景,并以冰岛活动裂谷带玄武岩为例应用、对比各类方法。研究认为目前玄武岩矿化封存潜力评估方法一般包括三类:(1)单位矿化法:基于玄武岩单位体积或单位反应面积的固碳量开展潜力评估;(2)矿物置换法:基于玄武岩中可固碳矿物的总量开展封存潜力评估;(3)孔隙充填法:基于CO_(2)矿化后产生次生矿物所占岩石孔隙体积比例的上限值开展封存潜力评估。单位矿化法的评估数据需进行系统的实验分析,增加了潜力评估的难度。当玄武岩储层孔隙度较大、可固碳矿物含量相对较小时,矿物置换法较为合适;反之,孔隙充填法更合适。