鄂尔多斯盆地CCS-EOR项目CO_(2)泄漏环境风险评估

以鄂尔多斯盆地乔家洼CCS-EOR项目为例,通过工程活动指标分解及选项设计,形成涵盖油区特征、储盖层特征、工程设计、工程监管4大类20个指标的环境风险可能性判定指标体系,利用问卷调查和专家打分法,界定驱油工程环境风险可能性。结合国内外文献分析,开展项目对空气、土壤和微生物、作物、动物及人群等环境风险受体的影响程度界定,基于界定结果,按照风险评估矩阵,对该工程CO_(2)泄漏环境风险水平的评估结论为低风险,在后期运行过程中应强化风险防范与监测。

海底CO_(2)泄漏对海洋生态环境的影响研究

二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是目前实现大规模温室气体减排的重要技术手段之一,海洋石油CCUS在减排CO_(2)的同时不可避免存在海底CO_(2)泄漏的风险。开展封存区域海洋生态环境对水体CO_(2)浓度升高的响应研究,是评估海底地质封存的CO_(2)泄漏对海洋生态环境影响的基础。本次研究在开展目标海域生态环境调查的基础上,通过设计、开展实验室试验和数值模拟,初步获得封存区域水体CO_(2)浓度升高对浮游生物(植物、动物)生长和群落结构变化的影响规律。水体CO_(2)浓度的升高有助于浮游生物生长,但过高的CO_(2)浓度对浮游生物的生存产生一定的抑制。实验室试验发现,浮游生物的群落结构发生演替,浮游生物优势种等群落特征发生较大改变。本次研究可为建立CO_(2)泄漏对海洋环境影响的评估方法、服务海洋CCUS产业发展提供基础支撑。

CO_(2)-EOR过程中油藏储层构造封存能力的模拟

为应对日益严峻的能源危机和温室效应,CO_(2)提高采收率技术脱颖而出,因此CO_(2)提高采收率后的地质封存安全性和相应的封存能力评估引起了广泛关注。借助数值模拟方法,基于吉林油田某区块油藏的实际储层条件,构建了注入CO_(2)含量为10%~90%的9个模型,分别探究了含水饱和度为30%,50%和90%以及储层压力为10 MPa,20 MPa和30 MPa时油藏各相组分的分布规律;基于前人对封存CO_(2)安全储存状态划分的研究,最终明确了CO_(2)的安全封存量。结果表明:1)当含水饱和度(30%)和压力(10 MPa)一定时,增加CO_(2)含量(10%~90%)可大幅提高CO_(2)的有效封存体积分数(26%~93%);2)压力的提升(10~30 MPa)促进了CO_(2)在油相中的溶解,从而略微降低了储层的封存能力(18%~7%);3)含水饱和度对储层封存CO_(2)的能力的影响微乎其微。该研究旨在阐明不同条件下CO_(2)的构造埋存量,为相关研究提供借鉴。

碳钢在CO_(2)环境中无机垢下腐蚀研究进展

垢下腐蚀(UDC)是油气管道失效的重要原因之一。垢层下腐蚀环境区别于无垢层覆盖区域,可能产生严重的局部腐蚀,甚至引起管道穿孔。针对CO_(2)环境下的无机物垢层,对油气管道中碳钢的垢下腐蚀研究进展进行了综述,简述了垢下腐蚀的作用机理、影响因素和控制方法。由于化学成分和环境的多样性,垢下腐蚀的作用机制并不唯一,发现在CO_(2)环境下电偶腐蚀机理被普遍讨论,根据阴阳极的分布情况,从3个方面对电偶腐蚀机理进行了概括。垢下腐蚀速率主要与垢层性质和介质环境有关,总结了无机物垢层性质、pH值和不同工况条件对碳钢垢下腐蚀的影响。概述了垢下腐蚀的主要控制方法,着重介绍了缓蚀剂的作用机理,发现缓蚀剂的效果很大程度上受到垢层性质的影响。最后,对垢下腐蚀未来的研究方向及发展趋势进行了展望,为进一步揭示无机盐与CO_(2)腐蚀产物混合层的保护性,有必要从半导体电子微观的角度进行分析。同时,在高浓度CO_(2)环境下探讨垢下腐蚀的作用机制与影响规律,也是未来的研究方向之一。

Ca^(2+)对3Cr钢在CO_(2)环境中腐蚀行为的影响

随着油气开发进入到高含水期,高Ca^(2+)、高Cl-的地层水环境对管柱的安全服役提出了更高的要求。采用高温高压釜模拟井下流态环境,结合电化学研究结果,分析了Ca^(2+)浓度和暴露时间对3Cr钢腐蚀行为的影响。结果表明:尽管Ca^(2+)的存在会促使溶液酸化,但3Cr钢在含Ca^(2+)溶液中的腐蚀速率更多取决于试样表面的膜层质量。当溶液中总Cl-浓度为128000 mg/L,Ca^(2+)浓度在0~3600 mg/L的范围内时,3Cr钢在Ca^(2+)浓度为1080 mg/L时平均失重速率最大,为2.2 mm/a。在Ca^(2+)含量为180 mg/L的环境中,3Cr钢的失重速率曲线显示3Cr钢的失重速率随时间呈反“V”变化趋势,当腐蚀时间为240 h时,试样的平均失重速率达到最大值。当将3Cr钢放入通入CO_(2)的含有Ca^(2+)的溶液中时,3Cr钢表面形成Fe_(x)Ca_(1-x)CO_(3)化合物,Fe/Ca之间并无严格的比例,产物形态取决于溶液中的Ca^(2+)含量。

兴安落叶松生态系统CO_(2)浓度及其δ^(13)C动态对环境因子的响应

【目的】探明环境因子对兴安落叶松原始林生态系统CO_(2)浓度及其δ^(13)C动态的影响,深入理解生态系统的碳交换过程,为模拟和预测全球变化与生态系统之间的互馈机制以及科学评估寒温带森林生态系统碳汇能力提供参考。【方法】采用离轴积分腔输出光谱技术对兴安落叶松生态系统不同物候期、不同高度的CO_(2)浓度及其δ^(13)C进行连续高频观测,并分析环境因子与CO_(2)浓度变化的关系。【结果】1)兴安落叶松生态系统不同高度的CO_(2)浓度在生长季和日尺度上均呈单峰变化,峰值分别出现在展叶期(522.34μmol·mol^(-1))和凌晨(782.81μmol·mol^(-1)),谷值分别出现在落叶期(406.07μmol·mol^(-1))和中午(379.72μmol·mol^(-1));δ^(13)C变化趋势与CO_(2)浓度相反;2)CO_(2)浓度随垂直高度升高而减小,δ^(13)C随垂直高度升高而增大;不同高度的CO_(2)浓度及其δ^(13)C具有明显成层现象,夜间大气稳定性增加(理查逊数Ri≥0.083)会加剧冠层内外的差异;3)在0.5h尺度上,影响昼夜各高度CO_(2)浓度变化的主要因子为空气温度(T_(a))(0.714<PC<1.288);在日尺度上,决定生长季不同高度CO_(2)浓度变化的主要因子为土壤5cm温度(T_(s)5)(0.473<PC<0.718)。【结论】兴安落叶松生态系统不同高度的δ^(13)C与CO_(2)浓度呈极显著负相关,夜间大气稳定性增加会加剧二者的成层现象。土壤因子对兴安落叶松生态系统不同物候期、不同高度CO_(2)浓度变化的影响程度高于气象因子,土壤温度对其的影响程度大于土壤水分。研究区地处全球气候变化敏感区域,冻土是该区森林植被不可或缺的环境因素,全球变暖将通过直接的温度效应以及间接改变土壤理化性质和生物过程对兴安落叶松生态系统的碳交换过程产生显著影响。

盐水层地质参数对CO_(2)封存效果的评价

在二氧化碳捕集、利用与封存技术中,盐水层封存CO_(2)由于具有分布面积广和封存潜力大等多重优势,逐渐成为应对全球气候变暖、实现2050年世界净零目标、减少CO_(2)排放的有效方法。为提高盐水层中CO_(2)的封存效果,以国内外现有的相关地质封存项目数据为基础,采用Petrasim软件中的TOUGHREACT/ECO_(2)N模块,选取CO_(2)溶解质量和气态CO_(2)饱和度为评价指标,通过数值模拟方法,从盐溶液体系和储层物性参数2个方面,揭示地层盐水盐度、地层盐水组分、地层压力、地层温度和渗透率5个地质参数对盐水层CO_(2)封存的影响机制,并定量评价CO_(2)封存效果。结果表明:①各地质参数主要通过改变CO_(2)、地层盐水的密度和黏度、CO_(2)溶解度以及CO_(2)–盐水–岩石的化学反应等,进而控制地层流体的溶解度、流动性和传质性;②CO_(2)的溶解度和地层盐水密度分别随盐度的增加而降低、增大,但前者受其影响程度更大,从而盐度对CO_(2)的溶解表现出抑制作用,因此低盐度的盐水层更有助于增加CO_(2)封存量及提高埋存安全性;③根据苏林分类法得到的4种盐溶液组分中,CaCl_(2)水型对应的CO_(2)溶解质量略低于其他3种水型,但整体上不同盐溶液组分对CO_(2)封存效果影响不大;④在CO_(2)溶解度和气液两相黏度比的共同作用下,CO_(2)溶解质量随压力和温度的增大而减少,气态CO_(2)饱和度变化相反;渗透率对气体流动性和运移距离起直接控制作用,因此地层压力和温度越低,渗透率越大的盐水层越有利于CO_(2)封存。

跨临界CO_(2)热泵单/双级切换性能优化对比分析

为提高跨临界CO_(2)热泵系统在不同地区采暖的能效和经济性,提出STSHPS(单、双级切换的热泵系统),并与BASE(单级压缩热泵系统)和TSHPS(双级压缩热泵系统)进行对比,通过建立各循环系统的热力学、环境性以及经济性模型,从不同角度进行分析。研究结果表明:设计工况下,环境温度为3℃时,双级压缩系统的C_(OP)(制热性能系数)大于单级压缩系统,即环境温度为3℃可作为单双级切换的条件;在乌鲁木齐采用STSHPS碳排放所造成的成本与BASE相比降低22%;STSHPS在单级压缩运行时采用2台压缩机交替运行的方式,初始成本经过折算与TSHPS相比降低26.9%—66.7%;在设备运行15 a后,3个城市的累计总费用,STSHPS与TSHPS和BASE相比降低5.3%—16.8%和1.8%—13.5%。STSHPS的能效、环保性能以及经济性均是3个系统中最好的,优势比较明显。

电炉炼钢中CO_(2)排放量监测及控制研究

传统电炉炼钢过程中,CO_(2)排放量监测及控制方法仅对CO_(2)排放量进行监测和控制,未对CO_(2)排放特征进行分析,导致传统方法控制效率较低。因此提出对电炉炼钢中CO_(2)排放量监测及控制研究。该研究对电炉炼钢过程中CO_(2)排放特征进行了分析。并根据分析结果,对CO_(2)排放总量进行监测,进而更快速的对CO_(2)排放量进行控制。实验结果表明,该研究方法具有更高的控制效率,具有实际应用价值。

不同环境温度下E10轻型车CO_(2)排放研究

全球变暖使得机动车排放的温室气体受到重视。为量化温度对车辆CO_(2)排放的影响,本研究在−10、0、23和40℃的环境温度下对一辆轻型E10汽油车进行了WLTC测试循环,发现热起动时-10和0℃的CO_(2)排放因子相较23℃分别高了10.4%和20.8%,冷起动时车辆实现完全热机的时间长于国六标准要求的300 s。相对偏差因子RF在车辆完全热机时接近于1,而23和40℃分别在RF_(4)和RF_(3)接近1,说明环境温度越高,实现完全热机所需的时间就越短。-10℃时绝对偏差因子AF_(1)和AF_(2)分别是23℃的1.98倍和3.63倍,量化了冬季与夏季车辆冷起动CO_(2)排放的差距。累积CO_(2)排放与怠速CO_(2)排放因子存在很强的相关性,可用于建立或修正微观CO_(2)排放模型,并建议在评估车辆CO_(2)排放时考虑环境温度的变化。

饱和油藏CO_(2)非混相吞吐增油规律研究——以印尼南苏门答腊盆地典型油藏为例

目前工业化应用的提高采收率技术中,在矿场实际应用的主要为稠油热采、气驱和化学驱三种技术,按照产量增加的程度来进行排序,这三种提高采收率程度依次为热采、气驱和化学驱(张洪,2023)。近年来CO_(2)驱油/CCUS技术发展迅速,主要应用于低渗、特低渗透、中高含水、致密等不同油藏类型,成为重要的气驱提高采收率技术.

基于气−水两相流的注热CO_(2)增产CH_(4)数值模拟研究

注CO_(2)增产煤层气技术(CO_(2)−ECBM)可以降低温室气体排放,具有清洁能源生产和环境保护的功能。为研究气−水两相流条件下,在含水煤层中注CO_(2)增产CH_(4)的排采规律以及不同初始含水饱和度、不同CO_(2)注入条件对CH_(4)产量、CO_(2)储存和储层渗透率的影响,构建了竞争吸附、温度变化、煤体变形以及水运移的流−固−热耦合模型,通过与现场数据、已有试验以及现有模型的数值解结果,对比证明了模型有较高的准确性并对模型的优势做出具体阐述,随后利用COMSOL开展了CO_(2)−ECBM数值模拟。结果表明:注CO_(2)可以提升CH_(4)产气速率和产气量,这表明了注CO_(2)增产的可行性。随着CO_(2)持续注入,储层CH_(4)浓度降低,CO_(2)浓度升高,注气井附近温度升高,生产井附近温度降低且从注气井到生产井的温度缓慢下降;注气抽采期间,水相相对渗透率逐渐减小,气相相对渗透率逐渐增大。由于有效应力、基质收缩/膨胀共同作用,储层渗透率呈现“降低—升高—降低”的趋势;煤层初始含水饱和度越大,CH_(4)产量越低,渗透率下降幅度越小。累计CH_(4)产量最大下降15.19%,忽略煤层中水的影响会高估CH_(4)产量,在进行数值模拟时要考虑煤层水的影响;CO_(2)注入温度与注入压力越大,CH_(4)产量越大,渗透率下降幅度越大。累计CH_(4)产量分别增加13.27%、39.77%,渗透率分别下降20.4%、46.14%,提高CO_(2)注入温度和注入压力有利于提高CH_(4)产量。

室内空气CO_(2)对人体影响及其抑制措施综述

建筑室内二氧化碳(CO_(2))水平是衡量室内空气质量(IAQ)的重要指标之一。在暖通空调领域,CO_(2)浓度水平常用于评价室内通风效率和人员密度。同时室内CO_(2)浓度也是空调通风的重要表征参数,合理的水平能保证人们的正常休息、舒适体验感及高效工作。然而,不同场景CO_(2)对人体的作用效果存在差异,研究发现即使低于标准规定限值的CO_(2)浓度和暴露时间,人体仍有不适症状,将现有的CO_(2)浓度规定和标准应用于空调通风设计仍有一定局限性。从CO_(2)浓度、CO_(2)暴露时长以及CO_(2)产生方式等因素对人体健康、舒适及工效等3方面的影响进行文献梳理,在总结现有研究的基础上,指出了不同情景下CO_(2)对人体的影响规律,并给出未来研究方向展望,从而为不同功能房间的空调通风设计与环境营造提供参考。

20钢在油气田中CO_(2)与H_(2)S共存环境下的腐蚀行为及机理

利用高温高压动态反应釜模拟油气田CO_(2)和H_(2)S共存环境的实际工况,通过腐蚀试验分析了20钢在不同CO_(2)分压(0.01,0.05,0.21,0.50 MPa)和H_(2)S分压(0.0003,0.003,0.01,0.05 MPa)下的腐蚀行为以及CO_(2)和H_(2)S分压对均匀腐蚀和点蚀的影响程度。结果表明:在H_(2)S分压为0.003 MPa条件下,当CO_(2)分压为0.01,0.05 MPa时,20钢主要发生均匀腐蚀,随着CO_(2)分压的继续增大,点蚀越来越严重;在CO_(2)分压为0.05 MPa条件下,当H_(2)S分压为0.0003 MPa时,20钢表面腐蚀轻微,随着H_(2)S分压的增大,腐蚀加剧,但仍主要发生均匀腐蚀;H_(2)S和CO_(2)分压对20钢的均匀腐蚀速率和点蚀速率均具有十分显著的影响,H_(2)S分压对均匀腐蚀的影响程度较大,而CO_(2)分压对点蚀的影响程度较大。

CO_(2)/O_(2)环境对柴油着火及燃烧特性的影响

为研究CO_(2)/O_(2)环境对柴油着火和燃烧特性的影响,以正庚烷为柴油表征燃料,利用CONVERGE计算了不同CO_(2)/O_(2)环境下正庚烷的着火和燃烧过程,并搭建了可视化定容燃烧弹试验平台进行了验证。使用高速摄影机记录了初始温度850 K,初始压力3 MPa,CO_(2)体积分数分别为35%、40%、50%和60%时正庚烷燃烧的自发光强度,利用CHEMKIN中定容均质反应器分析了CO_(2)物理和化学作用对着火的影响。研究结果表明:在CO_(2)体积分数35%时存在爆燃的现象,随着CO_(2)体积分数增长,着火延迟时间增长,着火位置远离喷嘴,稳态燃烧阶段火焰的长度和宽度也增大,CO_(2)体积分数在50%~60%之间时火焰自发光强度峰值明显下降;CO_(2)的物理作用抑制了着火,第三体作用对着火的促进作用大于直接参与反应对着火的抑制作用,造成CO_(2)的化学作用缩短了着火延迟时间,并且随着CO_(2)体积分数增大,化学作用对着火的促进作用更加明显。

CO_(2)浓度升高对农田生态系统水分利用效率的影响效应——基于气候箱控制性试验的Meta分析

选取1985—2020年21篇与气候箱控制性试验有关的文献,利用Meta分析法研究CO_(2)浓度升高对农田生态系统水分利用效率(WUE)的影响。结果显示,在气候箱的控制下CO_(2)浓度升高对水分利用效率有正面影响,增加的比例为20%,对碳积累和蒸散发分别有正面和负面的效应,影响的效应分别为34%和-4%,但都存在显著的异质性(P<0.05)。研究还发现,CO_(2)浓度升高对WUE的影响效应与对碳积累的影响效应有显著的正相关关系(P<0.05),而与对蒸散发的影响效应没有显著的相关关系(P>0.05)。异质性分析结果显示,CO_(2)浓度升高对WUE的影响效应在不同物种间具有显著的差异,其中对大豆和番茄的影响效应显著高于对小麦的影响效应(P<0.05)。此外,CO_(2)浓度升高对WUE的影响效应与光照强度、温度和土壤相对含水量都有显著的相关关系(P<0.05),其中与光照强度有负相关关系,与温度和土壤含水量有正相关关系;而与CO_(2)富集程度没有显著的相关关系。

新型硫脲衍生物在高矿化度饱和CO_(2)盐水中对碳钢的缓蚀作用

通过腐蚀失重法、动电位扫描法,研究了新型硫脲衍生物TD在高矿化度饱和CO_(2)盐水中对20#碳钢的缓蚀效果。结果表明,TD热稳定性好,具有良好的缓蚀作用,在20#碳钢表面的吸附是强作用的化学吸附。当使用浓度为20 mg/L时,缓蚀率可达94%,是一种抑制阳极腐蚀的吸附膜型缓蚀剂。

CO_(2)驱油技术在深层油藏中的应用与效果评估

文章探讨了CO_(2)驱油技术在深层油藏中的应用与效果评估。CO_(2)驱油技术是一种环保且高效的增产方法,通过注入CO_(2)气体来提高原油采收率。深层油藏的特殊地质条件对CO_(2)驱油技术的应用提出了挑战,但也提供了巨大的潜力。基于此,分析了CO_(2)驱油技术在深层油藏中的适用性,研究了注入压力、温度、地层渗透性等因素对其效果的影响。结果显示,CO_(2)驱油技术在深层油藏中可以显著提高采收率,减少地下储层的残余油。此外,还讨论了技术的经济可行性和环境影响,并提出了进一步研究和改进的建议。

工业CO_(2)资源化利用技术在盐碱地改良中的应用

工业CO_(2)资源化利用技术在环境保护和农业改良方面拥有巨大的潜力。文章详细探讨了这一技术的关键原理和应用过程,重点研究了CO_(2)捕集与分离、生成碳酸盐、土壤改良等关键技术,并分析了其在盐碱地改良中的应用效果。通过理论研究与实践结合,揭示了工业CO_(2)资源化利用技术在改善土壤结构、提高土壤肥力、促进作物生长以及减少温室气体排放方面的重要作用。

基于BP神经网络和随机森林的煤中CO_(2)饱和吸附量预测研究

为了定量预测采空区不同理化条件下煤对CO_(2)的吸附封存能力,以常温常压下3种煤在不同矿物质含量、含水率和CO_(2)体积分数下的饱和吸附量数据为基础,分别采用机器学习方法中的误差反向传播(BP)神经网络和随机森林算法对实验数据进行训练和预测,对两种模型的预测性能进行了分析和比较,并通过随机森林算法计算了各影响因素的重要性权重。结果表明:BP神经网络和随机森林模型均可以很好地预测煤对CO_(2)的吸附能力,其中BP神经网络模型测试集的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别为0.0225和0.0718,随机森林模型测试集的MAE和RMSE分别为0.0320和0.0905,均小于0.1;BP神经网络模型预测结果中,相对误差小于5%的数据为100%,而随机森林模型预测结果中,相对误差小于5%的数据为82%,且BP神经网络预测模型的平均绝对误差、均方误差和均方根误差均小于随机森林模型,证明BP神经网络在CO_(2)饱和吸附量的预测应用上准确性更高,预测效果更好。CO_(2)体积分数是所有影响吸附的因素中影响程度最大的,约为30%;其次是比表面积,约为26%;CO_(2)体积分数、比表面积和含水率3个因素的重要性权重之和可达75%,远高于其他3个因素;孔体积与平均孔径的影响程度较低,而矿物质含量对吸附量的影响不大。研究结果可为采空区封存CO_(2)技术的应用提供理论支撑,对温室气体的减排具有重要意义。