中国东南部火山岩型铀矿床碳同位素组成和∑CO_2来源研究

本文根据多种制约手段,探讨了中国东南部火山岩型铀矿床成矿热液的∑CO2来源。结果表明,形成产铀岩体的中酸性火山岩浆不可能为成矿热液提供∑CO2;中国东南部三个铀主成矿期成矿热液中的∑CO2可能均来自地幔,并受地壳拉张作用的制约。研究结果显示,中国东南部火山岩型铀矿床碳同位素组成略高于花岗岩型铀矿床的碳同位素值,其机制可能是与近地表成矿热液的∑CO2丢失有关。

若尔盖铀矿床碳同位素组成与∑CO_2来源

本文分析了若尔盖铀矿床含铀热液中∑CO2、碳酸盐岩脱碳化成因的CO2、热解有机碳形成的CO2的碳同位素组成，并与岩浆源碳同位素组成进行了对比，结果表明，含钢热液中∑CO2的碳同位素组成与岩浆源碳同位素组成接近，说明含矿热液中∑CO2来源于岩浆，而不是地层岩石。

中国CO_2地质埋存条件分析及有关建议

化石燃料燃烧产生的温室气体导致全球气候变暖是人类共同面临的重大环境问题。本文提出减排大气CO2含量最为现实和有效的对策是采取CO2地质埋存技术。在总结国际CO2地质埋存研究成果的基础上,全面分析了中国适宜CO2埋存的地质条件和潜在的埋存区域。初步估算,中国CO2地下贮存总容量约为14548×108t。建议近期加强中国CO2埋存地质条件调查和相关重大科技问题的研究。

CO_2的埋存与提高天然气采收率的相行为

CO2捕集与埋存可实现大气中CO2的有效降低,但成本高昂,而处于特定温度压力范围的气藏可保证超临界CO2的稳定埋存,是其理想的埋存靶场。研究认为:气藏中所储存的具有开发潜力的天然气会挤占超临界CO2的地层空间,影响其稳定埋存;选择适合的超临界CO2稳定埋存深度,在埋存的同时利用CO2驱替开采天然气,有利于CO2埋存并降低成本;在向气藏注入CO2提高天然气采收率的过程中,CO2驱替地层天然气的过程是"混相驱替"。根据PY干气藏温度、压力条件,在CO2与天然气混合体系PVT相态特性实验测试基础上,运用状态方程模拟方法,分析了3种不同流体带特别是超临界CO2天然气过渡带的偏差系数、地下体积比、密度、黏度的变化,明确了利用气藏实施超临界CO2稳定埋存与注CO2提高天然气采收率相互配套的必要性和可行性,并据此给出PY气藏在实施注入CO2提高天然气采收率技术时,超临界CO2可行的注入深度和采气压力范围。

饱和CO_2地层水驱过程中的水-岩相互作用实验

为了研究CO2注入后储层岩性和物性的变化情况,利用室内岩心驱替装置,模拟了地层条件下(100℃,24 MPa)饱和CO2地层水驱过程中的水-岩相互作用,并对CO2注入后,组成储层岩石的矿物溶蚀、溶解和沉淀情况以及渗透率变化的原因进行了研究。通过对实验前后反应液离子成分变化、岩心扫描电镜和全岩X-射线衍射(XRD)资料的分析表明:实验后砂岩岩心中的碳酸盐矿物出现明显的溶解现象,且方解石溶解程度最高,片钠铝石次之,铁白云石最低;反应液中K+质量浓度的变化主要是由碎屑钾长石颗粒溶蚀造成的;实验后有少量的高岭石和中间产物生成,其中间产物的成分主要为C、O、Na、Cl、Al和Si,并有向碳酸盐矿物转变的趋势;新生成的高岭石、中间产物和由碳酸盐胶结物溶解释放出的黏土颗粒一起运移至孔喉,从而堵塞孔隙,降低了岩心渗透率。通过以上实验再现了CO2注入后,短时期内储层岩石中长石和碳酸盐类矿物的溶蚀和溶解过程以及新矿物沉淀情况,并且揭示了储层渗透率变化的原因,从而为CO2的地下捕获机制提供了地球化学依据。

胜利油田老油区CO_2提高原油采收率及其地质埋存潜力评估

胜利油田经过近40年的开采,大部分油藏已进入开发中后期,注CO2提高原油采收率(CO2EOR)及地质埋存技术应用前景广阔。以胜利油田老油区3个采油厂共183个油藏作为评估对象,依次从区域地质、CO2埋存油藏筛选、CO2EOR油藏筛选、增产油量及埋存潜力计算4个方面进行CO2EOR及埋存潜力评估。评估结果表明,胜利油田老油区距离CO2主要排放源近,具备CO2埋存的地理和地质条件,共有41个油藏适合埋存,其中18个适合EOR,23个可作为废弃油藏直接埋存,期望总增产油量为999.72×104t,CO2总埋存量为9 553.92×104t,整体可提高采收率5.76%。油藏的地质储量越大,CO2埋存量和增产油量越大,越适合大规模的埋存工程。地质储量大的CO2EOR油藏是将来CO2埋存的首选场地。可用于埋存的(即将)废弃油藏数量多且地质储量大,在不久的将来很有可能成为CO2埋存的主力油藏。

CO_2流体-长石相互作用实验研究

不同温度下(100、200、300℃)CO2流体与富钾长石和斜长石的水热实验表明:随着温度的升高,长石的溶蚀强度逐渐加大,且钠长石的溶蚀程度强于钾长石。在CO2流体与富钾长石及斜长石反应后,200℃和300℃时样品表面均有球粒状、棒状及花状的水铝矿生成,且200℃时样品表面有菱铁矿生成;在CO2流体与斜长石反应后,300℃时样品表面有球形的氧化亚铁析出。这表明CO2能够以碳酸盐的形式在矿物中'固定',其被'固定'的上限温度为200℃左右。

杉木人工林不同深度土壤CO_2通量

土壤CO2通量具有明显的时间和空间变异性。土壤温度和含水量是影响土壤CO2通量的重要因素,同时,不同深度的土壤CO2通量对温度和含水量变化的响应差异较大,因此,研究土壤CO2通量和影响因素随土壤深度的变化,对于准确评估土壤碳排放具有重要意义。选择福建三明杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)作为研究对象,利用非散射红外CO2浓度探头和Li-8100开路式土壤碳通量系统,并使用Fick扩散法计算了0—60cm深度土壤CO2的通量,结果表明:(1)5种扩散模型计算的表层(5cm)CO2通量与Li-8100测量结果均具有显著相关性(P<0.01),Moldrup气体扩散模型计算结果较好。(2)土壤CO2浓度随深度的增加而升高,但60cm深度以下土壤CO2浓度开始降低;不同深度土壤CO2浓度的日变化均呈现单峰型;0—60cm土壤CO2通量日通量均值变化范围为0.54—2.17μmol m-2 s-1;(3)指数拟合分析显示,5、10cm和60cm深度处土壤CO2通量与温度具有显著相关性,Q10值分别为1.35、2.01和4.95。不同深度土壤含水量与CO2通量的相关性不显著。

贵州喀斯特水库红枫湖、百花湖p(CO_2)季节变化研究

针对贵州喀斯特地区富营养水库(红枫湖、百花湖)表层水中的CO2分压p(CO2)进行为期1 a的监测,分析了影响两湖p(CO2)季节变化的因素并阐明了两湖p(CO2)季节变化的机理.不同于北部温带地区水库,两湖出现明显的季节变化特征:夏季表层水中CO2欠饱和,其他季节CO2过饱和.通过对物理、化学及生物因素与p(CO2)之间的相关性分析.结果表明,两湖p(CO2)与Chla之间存在的显著负相关,是由于浮游植物光合作用与细菌呼吸作用共同影响的结果,也是两湖p(CO2)出现季节变化的主要原因.水温与p(CO2)之间的显著负相关,主要是由于水温影响浮游植物生长引起的.降雨量与p(CO2)之间的显著负相关,主要是由于降雨量影响水库中营养盐的输入和浮游植物生长引起的.NO3-、NO2-与p(CO2)之间的显著正相关,是藻类吸收与有机质降解、硝化反应等共同作用的结果.SiO32-与p(CO2)之间的显著负相关,是SiO32-受降雨输入及藻类吸收共同影响的结果.而两湖DOC与p(CO2)相关性的差异可能与两湖DOC来源不同有关.

CO_2混相驱的可行性评价

CO2驱是提高原油采收率和实现温室气体埋存的双赢举措,在中国具有广泛的应用前景。开展CO2混相驱可行性评价是CO2驱矿场实施的重要基础。基于文献和矿场经验,分析了CO2混相驱的不利因素,指出了CO2混相驱过程中需要重点考虑的问题以及发展趋势。提出CO2混相驱可行性评价主要包括:油藏筛选、室内实验评价、油藏数值模拟、经济风险评价、先导试验等环节,并对各个环节进行了分析。同时认为,可行性评价还需要考虑CO2注入过程中对储层、扰流或气窜、腐蚀、钙质与沥青质沉积等的影响,指出CO2混相驱成功的重点是保证油藏中较高的混相程度和CO2波及效率,在油藏方案和工程方案基础上,通过经济效益论证才能保障CO2混相驱的可行性。

长期施用有机肥与化肥氮对华北夏玉米N_2O和CO_2排放的影响

[目的]等施氮量条件下,比较有机肥与化肥田间施用后农田温室气体(CO2和N2O)的排放量及其增温潜势,正确认识有机肥与化肥在田间温室气体排放过程中的贡献,为制定田间合理的减排措施提供理论依据。[方法]在华北平原冬小麦-夏玉米种植制度下,以8年的长期定位试验为平台,利用静态箱-气相色谱法,于2014年6—10月,持续监测了化肥和有机肥在不同施肥水平下潮土玉米季土壤N2O和CO2的排放特征,并估算玉米季温室气体排放量及其产生的综合温室效应。[结果]施用有机肥与化肥农田土壤N2O的排放通量变化基本一致,施肥后出现短暂的排放高峰,之后逐渐趋于平稳;等氮条件下,化肥处理的N2O日排放通量明显高于有机肥处理,峰值过后的稳定期内有机肥处理的N2O排放通量略高于化肥处理。化肥的施用对农田土壤CO2的排放规律影响不明显,有机肥施用后CO2会出现持续的排放高峰。施用有机肥与化肥均会增加N2O的排放总量,且随施氮增加N2O排放总量显著增加;等氮量条件下,化肥处理的N2O排放总量显著高于有机肥。有机肥处理显著增加了农田土壤CO2的排放量,而化肥对CO2排放总量的影响不明显。施氮量为240kg·hm-2时,有机肥和化肥处理作物产量均达到较高水平,而温室气体的排放强度(GHGI)最低,分别为0.27、0.63 kg·hm-2,高于此施氮量,有机肥和化肥处理的GHGI均会明显增加。[结论]大量施用有机肥和化肥都会产生过多的温室气体。由于有机肥的固碳效应,化肥处理GHGI高于有机肥处理,适量施用有机肥是实现农田固碳减排的重要途径。

多孔介质内CO_2泡沫液渗流特性实验研究

利用填砂方法制作了均质多孔介质模型,进行了CO_2泡沫液驱替模拟实验,借助CT技术研究了多孔介质内CO_2泡沫液渗流特性。在不同填砂粒径、不同活化剂浓度及不同气液比条件下进行多孔介质内CO2泡沫液驱替实验,采用CT技术对驱替过程进行可视化监测,获取沿程水饱和度数据,并同时测量泡沫液渗流过程中的沿程压力。实验结果表明:CO_2泡沫液在平均粒径较小的多孔介质内具有较大的渗流压差及较小的水饱和度入口效应;当活化剂浓度高于临界胶束浓度时,产生的泡沫较稳定,介质内沿程各位置处泡沫液驱替效率相差不大,且随着活化剂浓度的提高水饱和度入口效应逐渐减小;提高气液比可以增大泡沫液渗流压差,但对驱替后介质内水饱和度的影响不大。

CO_2流体对含片钠铝石砂岩改造作用的实验研究

不同温度(100℃,200℃和300℃)下CO2流体对含片钠铝石砂岩的改造作用研究显示:随着温度的升高,砂岩的溶蚀、溶解程度逐渐增强,样品中片钠铝石的稳定性逐渐减弱。同时,各温度下样品表面均有一水软铝石放射状集合体沉淀。200℃时,随着片钠铝石的溶解有自生菱铁矿生成,300℃时样品局部有绿泥石沉淀。100℃下片钠铝石的微弱溶解及200℃下菱铁矿的形成表明,在地层条件下以碳酸盐矿物形式捕获的CO2,不会由于CO2的二次注入而重新释放。

日光温室草莓光合特性及对CO_2浓度升高的响应

运用美国LI COR公司制造的LI 6 40 0便携式光合作用测定系统 ,研究了日光温室草莓盛果期的光合特性及对CO2 浓度升高的响应。结果表明 ,叶片净光合速率 (Pn)日变化呈双峰型 ,有明显的“光合午休”现象 ,第 1个峰值出现在 10时左右 ,Pn达到CO2 13 .1μmol·m-2 ·s-1;第 2个峰值出现在 16时 ,Pn为CO2 9.5 μmol·m-2 ·s-1。造成光合午休的主要原因为气孔因素 ,中午光照强度最大 ,叶片与空气之间的水蒸气压差、气孔限制值达到最大值 ,空气相对湿度、气孔导度、胞间CO2 浓度达到最小值 ,出现光合午休。在CO2 浓度低于 6 0 0 μmol·mol-1,光照强度为 10 0 0 μmol·m-2 ·s-1时 ,草莓CO2 饱和点为 943 .3μmol·mol-1,CO2 补偿点为 91.7μmol·mol-1,Pn高于光强更高者。

北方粳稻光合速率、气孔导度对光强和CO_2浓度的响应

以东北地区主栽的粳稻(Oryza sativa var.japonica)品种为对象,用美国LI-cor公司生产的Li-6400光合作用 测定仪控制光强、CO2浓度和温度等环境条件,阐述了光合作用和气孔导度对光和CO2浓度的响应特征及其耦合关 系。结果表明,光合速率随光强或CO2浓度的提高而增大,均遵循米氏响应;在不同CO2浓度下,表观量子效率随 CO2浓度的提高而增大,但CO2浓度达到800μmol·mol-1以上时,表观量子效率有所减小;在不同光强下,表观羧化 效率也随光的增强而增大,但光强达到1600μmol·m-2·s-1以上时,表观羧化效率也有所减小;在光强和CO2浓度 协同作用下,光合速率的响应遵循双底物的米氏方程,在光强和CO2浓度均趋于饱和时,北方粳稻(品种:辽粳294) 剑叶的潜在最大光合速率为71.7378 μmol·m-2·s-1,表观量子效率为0.0560μmolCO2·μmol-1 photons,表观羧化效 率为0.1031 μmol·m-2·s-1/μmol·mol-1。气孔导度也随光的增强而增大,对光强的响应规律也可以用Michaelis- Menten曲线模拟,而叶面CO2浓度的提高会使气孔导度减小,气孔导度(Gs)对叶面CO2浓度(Cs)的响应可以用Gs =Gmax,c/(1+Cs/Cs0)的双曲线方程模拟。在光强(PFD)和CO2浓度协同作用下,气孔导度可以用式Gs=Gmax (PFD/PFDc)/[(1+PFD/PFDc)(1+Cs/Cs0)]+Gct估算。

氨水与MEA的CO_2捕集对比研究

介绍了氨水及MEA捕集CO2的反应原理,探讨了吸收液中吸收剂的质量分数、CO2体积分数、入口烟气体积流量、溶液的pH值和反应温度等因素对氨水、MEA脱碳效率的影响,通过吸收容量试验分别测定了氨水和MEA的CO2吸收容量,并利用红外吸收光谱对其产物进行测定分析.结果表明:提高吸收剂的质量分数和pH值均可增大脱碳效率;温度对氨水和MEA的脱碳效率均有较大的影响;氨水对CO2的吸收容量远远大于MEA的吸收容量;氨法工艺在吸收剂再生、能耗以及副产品利用价值等方面优于MEA吸收法.

钾钠盐类对钙基CO_2吸附剂循环碳酸化的影响

钙基CO2吸附剂如石灰石在循环煅烧/碳酸化过程中随着循环次数的增加碳酸化转化率迅速衰减,这对CO2的捕捉极为不利。该文在常压煅烧/碳酸化反应器系统上研究KCl、K2CO3、NaCl和Na2CO3作为添加剂对CaCO3循环碳酸化特性的影响。结果表明,在初始循环时,钾钠盐类的添加造成CaCO3碳酸化转化率的明显衰减,但随着循环次数的增加,添加剂使CaCO3转化率下降缓慢,反而高于原CaCO3转化率。钾盐较钠盐对CaCO3循环捕捉CO2能力有更好的促进作用,钾/钠氯化物比钾/钠碳酸盐效果更好。在CaCO3中添加质量比为0.5%～0.6%的KCl,碳酸化温度在680～700℃时,吸附剂能取得最高的循环碳酸化转化率,经20次循环反应后转化率可达0.44,而在相同条件下原CaCO3转化率仅为0.21。KCl对CaCO3碳酸化的影响包括两方面。一方面,KCl虽然在初始循环时使CaCO3煅烧后的比表面积和比孔容减小,但在长期的循环中能够使它们保持稳定;另一方面,KCl能增加反应中碳酸化产物层的缺陷浓度,有可能增大未反应Ca离子通过产物层的扩散率。因此添加了KCl的CaCO3能够在长期煅烧/碳酸化循环中保持良好的碳酸化性能。

减少温室气体向大气层的排放——CO_2地下储藏研究

本文中简要介绍了CO2收集的基本原理和技术,提出了我国进行CO2收集技术预研究的建议。

华能北京热电厂CO_2捕集工业试验研究

我国首套电厂CO2捕集工业级示范系统已在华能北京热电厂建成并成功示范运行,证明该技术适合于在商业运行燃煤电厂进行捕碳。该文介绍了该系统的工业运行情况和试验结果。试验结果表明:前期钝化过程,吸收剂中的抗氧化剂和缓蚀剂,以及Fe3+浓度的变化在正常范围内;调试过程烟气在较大负荷下达到了设计要求;系统运行过程中CO2捕集效率为80%～85%,截至2009年1月底,已生产99.7%的CO2约900t;运行过程中,由于电站系统负荷变化,使得烟气温度波动,导致系统的水失衡;研究提出并对比了进行水洗预处理和提高吸收塔出口温度2种解决方案,发现采用预处理脱水能获得更低的蒸汽消耗,但却需要提供额外的动力和冷却水。

低渗透油田用CO_2气溶性泡沫体系研发及性能评价

利用可视化高温高压泡沫仪筛选出具有良好CO_2泡沫性能的表面活性剂,在醇类等共溶剂的辅助下,评价其在超临界CO_2中的溶解性能;利用高温高压岩心驱替实验装置,评价CO_2气溶性泡沫体系提高采收率的能力。结果表明,所筛选的非离子型表面活性剂N-P-12在125℃高温条件下可以产生具有一定稳定性的CO_2泡沫,醇类等共溶剂的加入可以明显提高其在超临界CO_2中的溶解度。CO_2气溶性泡沫体系驱油过程中阻力因子呈先增大后减小的趋势,生成的泡沫对体系流动起到流度控制的作用,且较常规CO_2泡沫能够显著提高原油采收率,最终采收率高达92.50%。