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A hybrid physics-informed data-driven neural network for CO_(2) storage in depleted shale reservoirs
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作者 Yan-Wei Wang Zhen-Xue Dai +3 位作者 Gui-Sheng Wang Li Chen Yu-Zhou Xia Yu-Hao Zhou 《Petroleum Science》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期286-301,共16页
To reduce CO_(2) emissions in response to global climate change,shale reservoirs could be ideal candidates for long-term carbon geo-sequestration involving multi-scale transport processes.However,most current CO_(2) s... To reduce CO_(2) emissions in response to global climate change,shale reservoirs could be ideal candidates for long-term carbon geo-sequestration involving multi-scale transport processes.However,most current CO_(2) sequestration models do not adequately consider multiple transport mechanisms.Moreover,the evaluation of CO_(2) storage processes usually involves laborious and time-consuming numerical simulations unsuitable for practical prediction and decision-making.In this paper,an integrated model involving gas diffusion,adsorption,dissolution,slip flow,and Darcy flow is proposed to accurately characterize CO_(2) storage in depleted shale reservoirs,supporting the establishment of a training database.On this basis,a hybrid physics-informed data-driven neural network(HPDNN)is developed as a deep learning surrogate for prediction and inversion.By incorporating multiple sources of scientific knowledge,the HPDNN can be configured with limited simulation resources,significantly accelerating the forward and inversion processes.Furthermore,the HPDNN can more intelligently predict injection performance,precisely perform reservoir parameter inversion,and reasonably evaluate the CO_(2) storage capacity under complicated scenarios.The validation and test results demonstrate that the HPDNN can ensure high accuracy and strong robustness across an extensive applicability range when dealing with field data with multiple noise sources.This study has tremendous potential to replace traditional modeling tools for predicting and making decisions about CO_(2) storage projects in depleted shale reservoirs. 展开更多
关键词 Deep learning Physics-informed data-driven neural network Depleted shale reservoirs co_(2)storage Transport mechanisms
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Enhanced gas production and CO_(2) storage in hydrate-bearing sediments via pre-depressurization and rapid CO_(2) injection
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作者 Hongnan Chen Yifei Sun +5 位作者 Bojian Cao Minglong Wang Ming Wang Jinrong Zhong Changyu Sun Guangjin Chen 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期126-134,共9页
Carbon emission reduction and clean energy development are urgent demands for mankind in the coming decades.Exploring an efficient CO_(2) storage method can significantly reduce CO_(2) emissions in the short term.In t... Carbon emission reduction and clean energy development are urgent demands for mankind in the coming decades.Exploring an efficient CO_(2) storage method can significantly reduce CO_(2) emissions in the short term.In this study,we attempted to construct sediment samples with different residual CH_(4) hydrate amounts and reservoir conditions,and then investigate the potentials of both CO_(2) storage and enhanced CH_(4) recovery in depleted gas hydrate deposits in the permafrost and ocean zones,respectively.The results demonstrate that CO_(2) hydrate formation rate can be significantly improved due to the presence of residual hydrate seeds;However,excessive residual hydrates in turn lead to the decrease in CO_(2) storage efficiency.Affected by the T-P conditions of the reservoir,the storage amount of liquid CO_(2) can reach 8 times that of gaseous CO_(2),and CO_(2) stored in hydrate form reaches 2-4 times.Additionally,we noticed two other advantages of this method.One is that CO_(2) injection can enhance CH_(4) recovery rate and increases CH_(4) recovery by 10%-20%.The second is that hydrate saturation in the reservoir can be restored to 20%-40%,which means that the solid volume of the reservoir avoids serious shrinkage.Obviously,this is crucial for protecting the goaf stability.In summary,this approach is greatly promising for high-efficient CO_(2) storage and safe exploitation of gas hydrate. 展开更多
关键词 HYDRATE DEPRESSURIZATION co_(2) storage CH_(4) production Reservoir remediation
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Analysis of pressure response at an observation well against pressure build-up by early stage of CO_(2)geological storage project
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作者 Qiang Sun Kyuro Sasaki +3 位作者 Qinxi Dong Zhenni Ye Hui Wang Huan Sun 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第2期470-482,共13页
To ensure a safe and stable CO_(2)storage,pressure responses at an observation well are expected to be an important and useful field monitoring item to estimate the CO_(2)storage behaviors and the aquifer parameters d... To ensure a safe and stable CO_(2)storage,pressure responses at an observation well are expected to be an important and useful field monitoring item to estimate the CO_(2)storage behaviors and the aquifer parameters during and after injecting CO_(2),because it can detect whether the injected CO_(2)leaks to the ground surface or the bottom of the sea.In this study,pressure responses were simulated to present design factors such as well location and pressure transmitter of the observation well.Numerical simulations on the pressure response and the time-delay from pressure build-up after CO_(2)injection were conducted by considering aquifer parameters and distance from the CO_(2)injection well to an observation well.The measurement resolution of a pressure transmitter installed in the observation well was presented based on numerical simulation results of the pressure response against pressure build-up at the injection well and CO_(2)plume front propagations.Furthermore,the pressure response at an observation well was estimated by comparing the numerical simulation results with the curve of CO_(2)saturation and relative permeability.It was also suggested that the analytical solution can be used for the analysis of the pressure response tendency using pressure build-up and dimensionless parameters of hydraulic diffusivity.Thus,a criterion was established for selecting a pressure transducer installed at an observation well to monitor the pressure responses with sufficient accuracy and resolution,considering the distance from the injection well and the pressure build-up at the injection well,for future carbon capture and storage(CCS)projects. 展开更多
关键词 co_(2)storage Saline aquifer Observation well Pressure response co_(2)saturation
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High-efficiency sodium storage of Co_(0.85)Se/WSe_(2) encapsulated in N-doped carbon polyhedron via vacancy and heterojunction engineering 被引量:1
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作者 Ya Ru Pei Hong Yu Zhou +5 位作者 Ming Zhao Jian Chen Li Xin Ge Wei Zhang Chun Cheng Yang Qing Jiang 《Carbon Energy》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期94-107,共14页
With the advantage of fast charge transfer,heterojunction engineering is identified as a viable method to reinforce the anodes'sodium storage performance.Also,vacancies can effectively strengthen the Na+adsorption... With the advantage of fast charge transfer,heterojunction engineering is identified as a viable method to reinforce the anodes'sodium storage performance.Also,vacancies can effectively strengthen the Na+adsorption ability and provide extra active sites for Na+adsorption.However,their synchronous engineering is rarely reported.Herein,a hybrid of Co_(0.85)Se/WSe_(2) heterostructure with Se vacancies and N-doped carbon polyhedron(CoWSe/NCP)has been fabricated for the first time via a hydrothermal and subsequent selenization strategy.Spherical aberration-corrected transmission electron microscopy confirms the phase interface of the Co_(0.85)Se/WSe_(2) heterostructure and the existence of Se vacancies.Density functional theory simulations reveal the accelerated charge transfer and enhanced Na+adsorption ability,which are contributed by the Co_(0.85)Se/WSe_(2) heterostructure and Se vacancies,respectively.As expected,the CoWSe/NCP anode in sodium-ion battery achieves outstanding rate capability(339.6 mAh g^(−1) at 20 A g^(−1)),outperforming almost all Co/W-based selenides. 展开更多
关键词 co_(0.85)Se/WSe_(2)heterostructure density functional theory simulations N-doped carbon polyhedron Se vacancies sodium-ion batteries
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Investigation of gravity influence on EOR and CO_(2) geological storage based on pore-scale simulation
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作者 Yong-Mao Hao Gui-Cheng Wu +6 位作者 Zong-Fa Li Zhong-Hui Wu Yong-Quan Sun Ran Liu Xing-Xing Li Bo-Xin Pang Nan Li 《Petroleum Science》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期987-1001,共15页
Gravity assistance is a critical factor influencing CO_(2)-Oil mixing and miscible flow during EOR and CO_(2)geological storage.Based on the Navier-Stokes equation,component mass conservation equation,and fluid proper... Gravity assistance is a critical factor influencing CO_(2)-Oil mixing and miscible flow during EOR and CO_(2)geological storage.Based on the Navier-Stokes equation,component mass conservation equation,and fluid property-composition relationship,a mathematical model for pore-scale CO_(2) injection in oilsaturated porous media was developed in this study.The model can reflect the effects of gravity assistance,component diffusion,fluid density variation,and velocity change on EOR and CO_(2) storage.For nonhomogeneous porous media,the gravity influence and large density difference help to minimize the velocity difference between the main flow path and the surrounding area,thus improving the oil recovery and CO_(2) storage.Large CO_(2) injection angles and oil-CO_(2) density differences can increase the oil recovery by 22.6% and 4.2%,respectively,and increase CO_(2) storage by 37.9% and 4.7%,respectively.Component diffusion facilitates the transportation of the oil components from the low-velocity region to the main flow path,thereby reducing the oil/CO_(2) concentration difference within the porous media.Component diffusion can increase oil recovery and CO_(2) storage by 5.7% and 6.9%,respectively.In addition,combined with the component diffusion,a low CO_(2) injection rate creates a more uniform spatial distribution of the oil/CO_(2) component,resulting in increases of 9.5% oil recovery and 15.7% CO_(2) storage,respectively.This study provides theoretical support for improving the geological CO_(2) storage and EOR processes. 展开更多
关键词 GRAVITY Flow simulation co_(2)-oil mixing Enhanced oil recovery(EOR) Geological storage
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三河尖关闭煤矿煤层CO_(2)封存潜力研究 被引量:2
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作者 钱静 易高峰 +4 位作者 周琦忠 汤志刚 彭一轩 王阳 陈尚斌 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期258-268,共11页
关闭煤矿煤层CO_(2)地质封存是CO_(2)封存的重要方式之一,也是短期内实现碳减排指标的有效手段之一。以江苏省徐州市三河尖关闭煤矿为例,分析了已采7号煤和9号煤的煤岩煤质特征,统计了剩余煤炭资源储量,运用模糊综合评价法,选取了稳定... 关闭煤矿煤层CO_(2)地质封存是CO_(2)封存的重要方式之一,也是短期内实现碳减排指标的有效手段之一。以江苏省徐州市三河尖关闭煤矿为例,分析了已采7号煤和9号煤的煤岩煤质特征,统计了剩余煤炭资源储量,运用模糊综合评价法,选取了稳定系数、上覆岩层性质、地质构造复杂程度、地下水指标、封存煤层压温比、封存煤层深厚比、封存煤层渗透率、采空塌陷程度和其他因素等9个主要影响因素指标对7号煤和9号煤封存CO_(2)稳定性进行评价,建立关闭煤矿煤层CO_(2)封存评价方法并评估CO_(2)封存潜力。结果表明,三河尖关闭煤矿7号煤和9号煤剩余储量较大,CO_(2)封存稳定性综合评价结果分别为86.209和87.698,评价等级均为较稳定,封存潜力较高。根据建立的关闭煤矿煤层CO_(2)封存评价方法,计算获得三河尖关闭煤矿7号和9号煤层CO_(2)理论封存量分别为207.6 Mt和80.9 Mt,并据此划分封存有利区为有利区、较有利区和不利区3个等级。研究可为关闭煤矿煤层CO_(2)封存研究提供基础依据。 展开更多
关键词 关闭煤矿 煤层co_(2)封存 稳定性评价 封存潜力 三河尖煤矿 碳封存
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海洋CO_(2)地质封存研究进展与发展趋势 被引量:1
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作者 赵金洲 郑建超 +2 位作者 任岚 林然 周博 《大庆石油地质与开发》 CAS 北大核心 2024年第1期1-13,共13页
CO_(2)捕集、利用和封存是中国实现“双碳”目标的核心技术,也是全球研究的热点。CO_(2)地质封存是其中的关键环节,特别是海洋CO_(2)地质封存是今后的重点发展方向。以国内外海洋CO_(2)地质封存的发展历程为基础,结合典型CO_(2)海洋封... CO_(2)捕集、利用和封存是中国实现“双碳”目标的核心技术,也是全球研究的热点。CO_(2)地质封存是其中的关键环节,特别是海洋CO_(2)地质封存是今后的重点发展方向。以国内外海洋CO_(2)地质封存的发展历程为基础,结合典型CO_(2)海洋封存示范项目案例,系统梳理了国内外海洋CO_(2)地质封存理论研究进展,分析了CO_(2)在井筒流动、相变与传热、CO_(2)流体运移与储层物性参数展布规律、海洋地质封存机制及封存潜力、地质封存盖层完整性及安全性评估等方面的研究现状。认识到中国目前对海底地质结构中CO_(2)注入过程的多相态转化、溶解、捕获传质特征及动力学特性认识尚浅,对海洋封存机制及不同封存机制之间的相互作用机理尚不明确,未来应开展海洋CO_(2)动态地质封存空间重构机制研究,解决地质封存相态转化及流体动态迁移机理等关键科学问题,揭示海洋CO_(2)地质封存机制的相互作用机理,形成适用于中国海洋地质封存CO_(2)高效注入和增效封存方法。 展开更多
关键词 co_(2)地质封存 海洋 co_(2)捕集、利用与封存(CCUS) 双碳 碳中和
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跨临界CO_(2)循环系统控制优化策略的研究进展 被引量:1
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作者 王定标 段鸿鑫 +3 位作者 王光辉 申奥奇 刘鹤羽 秦翔 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2024年第2期1-11,共11页
控制策略作为跨临界CO_(2)循环系统的重要组成部分,是保证系统高效节能运行的关键。介绍了系统最优排气压力经验计算和泊金汉π定理的反馈控制、基于梯度追踪和极值寻优的实时在线控制以及基于神经网络的预测控制等,详细分析了系统控制... 控制策略作为跨临界CO_(2)循环系统的重要组成部分,是保证系统高效节能运行的关键。介绍了系统最优排气压力经验计算和泊金汉π定理的反馈控制、基于梯度追踪和极值寻优的实时在线控制以及基于神经网络的预测控制等,详细分析了系统控制策略的发展历程和未来发展趋势,并总结如下:离线控制建立简单、成本低,但易受到环境因素和系统部件变化的影响而导致控制性能降低;实时在线控制策略可以实时追踪系统最大能源效率对应的排气压力,但由于寻优过程费时较长,导致控制系统的收敛时间过长;模型预测控制系统可以实现实时优化和快速收敛,有着良好的发展前景。结合新能源汽车、建筑供暖、轨道交通、商超冷藏、军工等实际场景对跨临界CO_(2)循环系统控制策略的应用特点和未来发展趋势进行分析,进一步说明了提高控制策略的适用性是未来研究的重要方向,并分析将广义预测控制、强化学习等具有自适应属性的方法应用于跨临界CO_(2)循环系统控制策略的可行性,同时探讨了开发适用于大规模循环系统和储能系统控制策略在我国“双碳”背景下的重要意义。 展开更多
关键词 跨临界 co_(2)循环系统 优化 控制策略 预测控制
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“双碳”目标下火电厂CO_(2)计量技术研究现状与展望 被引量:1
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作者 张安安 周奇 +3 位作者 李茜 丁宁 杨超 马岩 《发电技术》 CSCD 2024年第1期51-61,共11页
中国电力行业CO_(2)排放量是CO_(2)排放的主要来源,其中火电厂CO_(2)排放量在电力行业中占比最大。在“双碳”目标下,CO_(2)计量技术可以实现对火电厂中CO_(2)排放量的直观判断,为火电厂CO_(2)减排提供重要支撑,促进火电厂参与碳交易,... 中国电力行业CO_(2)排放量是CO_(2)排放的主要来源,其中火电厂CO_(2)排放量在电力行业中占比最大。在“双碳”目标下,CO_(2)计量技术可以实现对火电厂中CO_(2)排放量的直观判断,为火电厂CO_(2)减排提供重要支撑,促进火电厂参与碳交易,带动区域经济发展。结合国内外政策,讨论了目前通用CO_(2)计量方法的实施进展,总结归纳了以碳核算为主、碳监测为辅的火电厂CO_(2)计量方法存在的问题,并对火电厂CO_(2)计量技术应用的重难点进行了分析。最后,对火电厂CO_(2)计量技术的发展及应用进行了展望。 展开更多
关键词 火电厂 双碳 co_(2)计量 碳核算 碳监测
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运移距离对CO_(2)混相驱重力超覆的影响规律及表征分析 被引量:1
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作者 赵凤兰 王雨 +3 位作者 黄世军 宋黎光 刘淼淼 王聪 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第3期1021-1028,共8页
CO_(2)驱油技术具有提高原油采收率和资源化利用与封存的双重目的,已在低渗-致密油藏得到广泛应用。为明确运移距离对CO_(2)混相驱油过程中密度差引起的重力超覆程度的影响规律,分别采用室内物理模型和数值模型开展研究。实验结果表明,... CO_(2)驱油技术具有提高原油采收率和资源化利用与封存的双重目的,已在低渗-致密油藏得到广泛应用。为明确运移距离对CO_(2)混相驱油过程中密度差引起的重力超覆程度的影响规律,分别采用室内物理模型和数值模型开展研究。实验结果表明,混相条件下,由于岩心长度减小,重力超覆的扩展空间受限,但油气混相程度的降低,导致重力超覆程度降低幅度较小;当岩心长度继续减小时,混相程度降低对重力超覆的影响大于岩心长度对重力超覆扩展空间限制的影响,从而使重力超覆程度加剧。数模结果表明,随着运移距离的减小,重力超覆程度减弱,混相驱采收率提高。因此,结合油田现场情况,为减缓重力超覆,应适当减小井距,缩短CO_(2)气体运移距离,从而提高CO_(2)驱的波及效率。研究结果对于CO_(2)驱油现场试验方案设计和参数优化具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 碳捕集利用与封存 重力超覆 运移距离 井距优化 co_(2)驱油
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中国水层CO_(2)地质封存技术攻关方向 被引量:1
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作者 丁国生 唐立根 +14 位作者 丁一宸 阮金凤 朱华银 鲍清英 司光 陶野 张国辉 刘晓卓 初广震 王云 钟荣 裴根 李东旭 李霞 李天行 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期39-45,共7页
在国家“碳达峰碳中和”战略目标下,为了延长化石能源行业的生命周期,亟需进行大规模碳减排的重大革命,其中CO_(2)地质封存(CCS)这一大规模碳减排的托底技术,已在全球达成共识。为此,系统梳理了全球CCS发展趋势,并针对中国CCS地质特点... 在国家“碳达峰碳中和”战略目标下,为了延长化石能源行业的生命周期,亟需进行大规模碳减排的重大革命,其中CO_(2)地质封存(CCS)这一大规模碳减排的托底技术,已在全球达成共识。为此,系统梳理了全球CCS发展趋势,并针对中国CCS地质特点和工程技术现状,分析了中国发展水层CCS面临的挑战和难点,提出了中国水层CO_(2)地质封存技术的攻关方向。研究结果表明:①中国水层CCS起步早,当前正在开展世界级规模水层CCS先导试验,技术水平与国外并行,CCS有望成为中国未来大规模碳减排的主要手段;②鉴于中国水层多无法回避陆相沉积、断裂发育、非均质性强等先天条件,中国未来建设大规模水层CCS将面临封存规模大、封存成本高和长期封存安全性等3个方面关键技术的挑战;③从推动和形成CCS负碳新产业角度,中国未来水层CCS碳埋存需要攻克CCS地质体评估、CO_(2)高速注入、低浓度CO_(2)封存、降低成本和地质监测等5个关键技术。结论认为,该研究认识进一步坚定了中国发展水层CCS技术的信心,提出的5个方面关键技术为快速形成负碳领域的国家战略科技力量明确了攻关方向,同时为后续推动大规模地下储氢、储氦、压缩空气储能等战略性新兴行业的发展提供了前瞻性技术支撑。 展开更多
关键词 国家双碳战略 大规模碳减排 水层co_(2)地质封存 CCS地质体 CCS攻关方向
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含杂质超临界CO_(2)管道止裂分析及控制方案 被引量:1
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作者 陈兵 毕鉴 +2 位作者 齐文娇 王香增 徐梦林 《西安石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2024年第1期106-113,共8页
管道输送作为CCUS技术的关键环节,在超临界高压环境下输送CO_(2)时,由于含杂质CO_(2)特殊的相特性,一旦发生泄漏,压力会维持较高值且温度急剧下降,输送管道易发生裂纹扩展,造成断裂事故。基于延长油田一期36×10^(4)t/a超临界CO_(2... 管道输送作为CCUS技术的关键环节,在超临界高压环境下输送CO_(2)时,由于含杂质CO_(2)特殊的相特性,一旦发生泄漏,压力会维持较高值且温度急剧下降,输送管道易发生裂纹扩展,造成断裂事故。基于延长油田一期36×10^(4)t/a超临界CO_(2)管输预研方案,根据减压波速度计算模型和管道裂纹延性扩展止裂判据,采用修正后的Battelle双曲线法对管道进行止裂分析,对无法满足止裂要求的设计方案进行增加壁厚试算。结果表明:材质为X80、尺寸为Φ140 mm×6.0 mm的L12管线韧性值满足工况下裂纹控制的要求;而同样材质等级、壁厚组合为Φ168 mm×6.0 mm的L11管线所提供的止裂压力低于平台压力,无法保证管线发生裂纹延性扩展时能够自行止裂。对于L11管线,通过将管道壁厚增加至7 mm,其他设计参数不变,可以实现裂纹自行止裂。该研究可为实际工况下Battelle双曲线法在超临界CO_(2)管道断裂控制的应用提供理论基础与实际范例。 展开更多
关键词 CCUS 超临界co_(2) Battelle双曲线法 止裂 控制
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煤中超临界CO_(2)解吸滞后机理及其对地质封存启示
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作者 刘操 闫江伟 +4 位作者 赵春辉 钟福平 贾天让 刘小磊 张航 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期3154-3166,共13页
将CO_(2)注入不可采煤层地质封存既是降低温室气体效应最理想选择之一,也是煤炭工业降低CO_(2)排放、实现低碳化可持续发展的必由之路,然而,煤层CO_(2)地质封存悬而未决的关键问题是:“注入煤层中的CO_(2)到底能否长期停留而安全封存?... 将CO_(2)注入不可采煤层地质封存既是降低温室气体效应最理想选择之一,也是煤炭工业降低CO_(2)排放、实现低碳化可持续发展的必由之路,然而,煤层CO_(2)地质封存悬而未决的关键问题是:“注入煤层中的CO_(2)到底能否长期停留而安全封存?”。鉴于此,在弄清煤体CO_(2)解吸滞后规律的基础上,揭示超临界CO_(2)解吸滞后机理,建立煤层CO_(2)地质封存量化模型,探讨利用解吸滞后实现煤层CO_(2)长期安全封存。研究表明:煤中超临界态CO_(2)解吸滞后程度大于亚临界态CO_(2),在超临界阶段,吸附与解吸等温线形成近似“平行线”的稳定滞后特征;解吸滞后的本质原因是煤中微纳米级亲水性孔隙形成弯液面、产生强大毛细压力、渗吸液态水、截断并固定超临界CO_(2)流体、最终形成了CO_(2)残余封存,例如,煤中直径40~10 nm圆柱形无机孔隙可产生7.30~29.12 MPa毛细压力,足以封堵超临界态CO_(2);以九里山煤样解吸等温线数据为例,采用基于煤层CO_(2)解吸滞后的地质封存量化模型,评估出900~1500 m深部二1煤层封存总量稳定在35~37 m^(3)/t,其中,吸附封存约占80%,残余封存约占15%,而结构封存仅占5%;解吸滞后启示应尽可能采取措施提高煤层残余封存CO_(2)比例,原因是毛细堵塞的残余封存CO_(2)较围岩密封的游离和吸附CO_(2)更安全且没有泄露风险,煤层灰分、水分、孔隙尺寸和形貌等物性参数是影响残余封存效率的主要因素。 展开更多
关键词 co_(2)地质封存 超临界co_(2) 解吸滞后 残余封存 毛细压力 地质封存量化模型
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CO_(2)−荷载耦合作用下煤体细观统计损伤本构模型及验证
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作者 王磊 陈礼鹏 +4 位作者 谢广祥 范浩 李少波 邹鹏 张宇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2630-2642,共13页
CO_(2)吸附会对煤体产生损伤劣化作用进而降低其稳定性,对CO_(2)封存的长期安全性提出挑战,明确CO_(2)劣化作用并建立本构模型至关重要。采用损伤力学理论和统计理论推导出能够综合反映CO_(2)吸附和荷载耦合作用下煤体总损伤变量的计算... CO_(2)吸附会对煤体产生损伤劣化作用进而降低其稳定性,对CO_(2)封存的长期安全性提出挑战,明确CO_(2)劣化作用并建立本构模型至关重要。采用损伤力学理论和统计理论推导出能够综合反映CO_(2)吸附和荷载耦合作用下煤体总损伤变量的计算公式,并重点考虑了压密段的影响,分段建立了CO_(2)作用下煤体的细观统计损伤本构方程,明确了模型各参数的确定方法。最后通过CT扫描实验系统、MTS 816实验系统确定了本构模型参数,并采用自主研制的气−固耦合实验系统对不同CO_(2)压力下煤体进行了单轴压缩实验,验证了模型的合理性。研究结果表明:①基于CT扫描获取的裂隙率和运用Weibull分布理论分别定义了吸附和受载作用下的损伤变量,结合损伤理论进一步得到二者耦合作用下的总损伤变量,并建立了细观统计损伤本构模型;②基于CT扫描技术的裂隙三维重构真实反映了CO_(2)作用前后裂隙扩展特征,CO_(2)压力越高,裂隙扩展越充分,煤样三维裂隙参数和损伤变量越大,所形成的空间裂隙网络越复杂;③CO_(2)对煤体力学性质劣化作用显著,煤体的抗压强度与弹性模量随CO_(2)压力增加分别降低了49.78%和22.63%,CO_(2)对煤体的溶胀效应、塑化效应和气楔效应的综合作用导致了力学参数的降低;④建立的CO_(2)作用下煤体细观统计损伤模型理论曲线与单轴实验曲线具有较高的吻合度,说明损伤本构模型能够较好地反映出CO_(2)对煤体力学特性的损伤劣化作用,体现了损伤本构模型及模型参数确定方法的合理性与适用性。 展开更多
关键词 co_(2)地质封存 本构模型 损伤变量 力学特性 裂隙演化
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超临界CO_(2)作用下无烟煤孔隙结构演化时间效应规律
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作者 葛兆龙 张翔宇 +3 位作者 刘浩 侯昱东 符文宇 贾云中 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期97-108,共12页
CO_(2)地质封存技术是实现减排和废弃矿井资源再利用的有效技术之一,但煤层孔隙结构在CO_(2)注入后的变化具有时间效应,其演化规律将直接影响CO_(2)地质封存潜力。为了探索作用时间增加后煤层孔隙结构变化的真实情况,提高CO_(2)地质封... CO_(2)地质封存技术是实现减排和废弃矿井资源再利用的有效技术之一,但煤层孔隙结构在CO_(2)注入后的变化具有时间效应,其演化规律将直接影响CO_(2)地质封存潜力。为了探索作用时间增加后煤层孔隙结构变化的真实情况,提高CO_(2)地质封存量计算精度,通过对重庆市南桐矿区无烟煤进行超临界CO_(2)吸附实验、低温氮气吸附实验、X射线衍射测试、核磁共振测试、扫描电镜测试等实验,研究了不同超临界CO_(2)作用时间对该区域内煤样孔隙结构的演化规律。研究结果表明:①超临界CO_(2)作用后煤样孔隙度的变化主要发生在7 d内,处理7 d后煤样孔隙度增加了3.20%,7~14 d内煤样孔隙度仅增加了0.05%;②随作用时间增加,煤样孔隙的比表面积增加但变化量逐渐减小,7 d内日均增长19.74%~24.50%,7~14 d内日均增长2.37%~4.60%,其变化规律近似呈对数函数关系;③超临界CO_(2)与煤产生的化学反应引起矿物质的溶解,增大了煤体的表面粗糙度,表征煤样粗糙度的分形维数随着作用时间的增加持续增大;④超临界CO_(2)作用后能有效改变煤样的孔隙度及表面形貌,为CO_(2)吸附提供了更多吸附点位,超临界CO_(2)对孔隙结构的改造效果在7 d内比较明显。结论认为,超临界CO_(2)作用下无烟煤孔隙结构的变化随作用时间增加最终会趋于稳定,研究结果可为无烟煤储层CO_(2)地质封存潜力评价提供理论指导。 展开更多
关键词 无烟煤 超临界co_(2) 孔隙结构 作用时间 co_(2)地质封存 核磁共振 分形维数
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衰竭底水气藏注CO_(2)提高天然气采收率与碳封存机理
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作者 张烈辉 熊伟 +5 位作者 赵玉龙 文绍牧 曹正林 刘莉莉 罗山贵 汪永朝 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期25-38,I0001,共15页
气藏注CO_(2)提高天然气采收率并实现碳封存有望成为大幅度提高天然气产量与碳减排协同的潜在关键技术。为了给底水气藏注CO_(2)高效开发提供指导,针对地层水盐度对CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡影响、气藏注气过程中压力变化对C... 气藏注CO_(2)提高天然气采收率并实现碳封存有望成为大幅度提高天然气产量与碳减排协同的潜在关键技术。为了给底水气藏注CO_(2)高效开发提供指导,针对地层水盐度对CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡影响、气藏注气过程中压力变化对CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡影响、注采方案对注CO_(2)提高气藏采收率影响、盐度对注CO_(2)提产及封存影响等目前认识不清的问题开展了CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡规律及注CO_(2)提采与封存数值模拟研究。研究结果表明:①随着盐度增加,CO_(2)和CH_(4)在盐水中的溶解度降低,液相的密度和黏度增加,盐度对气相性质几乎没有影响;②随着压力增加,CO_(2)和CH_(4)在液相中的溶解度均增加,气相、液相密度和黏度均增加,液相偏差因子随压力增加而增加,气相偏差因子先减小后增加;③同注同采方案CH_(4)产量更稳定且产出的CO_(2)少,而先注后采方案则会加速CO_(2)与CH_(4)的混合,CO_(2)封存量低,前者更适合注CO_(2)提采及封存;④在不考虑盐析效应的前提下,盐度对CH_(4)采收率和CO_(2)封存量的影响几乎可以忽略不计,不同盐度的衰竭底水气藏中CH_(4)采收率均超过80%、CO_(2)封存率均超过99%,短期注CO_(2)过程中,CO_(2)主要以气态或超临界态的形式被封存,少部分CO_(2)溶解在液相中,100年后CO_(2)在液相中的溶解质量分数约为5%。结论认为,衰竭底水气藏注CO_(2)能增压补能、驱替置换残余天然气,提高采收率并实现碳封存。 展开更多
关键词 衰竭底水气藏 注二氧化碳 提高气藏采收率 碳封存 e-CPA状态方程 co_(2)-CH_(4)-H_(2)O-Nacl体系 相态变化规律
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CO_(2)驱油封存泄漏风险管理系统及应用研究
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作者 张志升 吴向阳 +6 位作者 吴倩 王冀星 林汉弛 郭军红 王锐 李金花 林千果 《油气藏评价与开发》 CSCD 北大核心 2024年第1期91-101,共11页
CO_(2)驱油封存技术在提高原油采收率的同时能实现大规模CO_(2)封存。然而,驱油封存过程伴随着多种CO_(2)泄漏风险。针对以往CO_(2)泄漏风险管理系统的缺乏,特别是缺少基于在线监测的管理系统,难以支撑动态的风险管理,研究基于CO_(2)驱... CO_(2)驱油封存技术在提高原油采收率的同时能实现大规模CO_(2)封存。然而,驱油封存过程伴随着多种CO_(2)泄漏风险。针对以往CO_(2)泄漏风险管理系统的缺乏,特别是缺少基于在线监测的管理系统,难以支撑动态的风险管理,研究基于CO_(2)驱油封存泄漏风险管理体系的构建,开发了集成多环境实时风险识别和评估、多空间风险预测、多层级风险预警和全过程风险控制的动态CO_(2)泄漏风险管理系统,并应用于鄂尔多斯盆地延长石油CO_(2)驱油封存示范项目。案例应用研究表明,所开发的CO_(2)泄漏风险管理系统可以全空间动态识别CO_(2)驱油封存过程的各种泄漏风险,有效支撑泄漏风险的动态管理,为CO_(2)驱油封存项目提供全面及时的安全保障。 展开更多
关键词 co_(2)驱油封存 co_(2)泄漏 风险管理 风险预测 风险预警 决策支持
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纳米SiO_(2)强化CO_(2)地质封存页岩盖层封堵能力机制试验
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作者 李颖 李茂茂 +4 位作者 李海涛 周军平 LEONHARD Ganzer 罗红文 康夫馨 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期92-98,共7页
页岩为CO_(2)盐水层地质封存常见盖层岩石类型,强化盖层封堵能力有利于提高CO_(2)地质埋存量和安全性。为探究随CO_(2)混注纳米SiO_(2)(SNPs)强化盖层封堵能力的有效性和可行性,对CO_(2)地质封存页岩盖层样品开展原地条件下的超临界CO_... 页岩为CO_(2)盐水层地质封存常见盖层岩石类型,强化盖层封堵能力有利于提高CO_(2)地质埋存量和安全性。为探究随CO_(2)混注纳米SiO_(2)(SNPs)强化盖层封堵能力的有效性和可行性,对CO_(2)地质封存页岩盖层样品开展原地条件下的超临界CO_(2)酸蚀反应试验,基础组为页岩样品-地层水、对照组为页岩样品-地层水+超临界CO_(2)、优化组为页岩样品-地层水+SNPs+超临界CO_(2),并采用核磁共振测试、场发射扫描电镜可视化观测、X射线衍射测试和岩石力学试验,探究CO_(2)酸蚀反应前后的页岩孔隙结构、表面形貌、矿物成分及力学性质特征。结果表明:优化组的大孔孔隙分量及孔隙度和渗透率增大幅度低于对照组;与对照组相比,优化组黏土矿物与碳酸盐岩矿物相对含量损失少,表明随CO_(2)混注SNPs可使岩样内部酸蚀作用减弱;SNPs在岩石端面吸附聚集或进入岩心孔喉,可使优化组页岩样品力学性能损伤程度降低;随CO_(2)混注SNPs有利于强化CO_(2)盐水层地质封存盖层封堵能力。 展开更多
关键词 co_(2)地质封存 纳米二氧化硅 超临界co_(2) 盖层封堵能力
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利用化学助剂强化CO_(2)埋存实验设计
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作者 王文东 王程伟 +3 位作者 任慈 孙庆豪 苏玉亮 李蕾 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第1期130-135,共6页
结合储层CO_(2)埋存技术,自主搭建了地层温度压力条件下CO_(2)埋存实验装置,开展了多介质辅助CO_(2)埋存实验研究。研究结果表明,乙醇-KOH体系能够有效进行CO_(2)矿化埋存,其中96%乙醇+3 g KOH 500 mL溶液捕集CO_(2)能力最强,是最佳的CO... 结合储层CO_(2)埋存技术,自主搭建了地层温度压力条件下CO_(2)埋存实验装置,开展了多介质辅助CO_(2)埋存实验研究。研究结果表明,乙醇-KOH体系能够有效进行CO_(2)矿化埋存,其中96%乙醇+3 g KOH 500 mL溶液捕集CO_(2)能力最强,是最佳的CO_(2)矿化埋存溶液配比。经CO_(2)矿化埋存后,低渗透岩心孔隙度平均降低7.07%,孔隙度变化率与孔隙度呈正相关关系,渗透率平均降低16.01%。因此,96%乙醇+3 g KOH能够加速CO_(2)在储层中的CO_(2)沉淀过程,缩短CO_(2)在储层中的矿化埋存时间。该研究可重复性、准确性和可扩展性较强,能够激发学生自主设计实验的积极性及创新意识,培养学生的独立思考能力,有利于学生将理论知识与实际工程问题相结合,实现科研能力与创新能力的相互促进。 展开更多
关键词 低渗透油藏 乙醇+KOH+co_(2) co_(2)埋存 矿化埋存 创新性实验
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玛湖凹陷上乌尔禾组强敏感油藏CO_(2)同步吞吐试验
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作者 宋平 崔晨光 +4 位作者 张记刚 刘凯 邓振龙 谭龙 禹希科 《新疆石油地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期355-361,共7页
为探索玛湖凹陷强敏感致密砾岩油藏水平井压裂后高效开发提高采收率技术,在玛湖1井区开展注CO_(2)同步吞吐试验。结果表明:CO_(2)同步吞吐可提高强敏感致密砾岩油藏采收率,驱油机理主要是萃取、混相、竞争吸附、膨胀驱替等;裂缝沟通是... 为探索玛湖凹陷强敏感致密砾岩油藏水平井压裂后高效开发提高采收率技术,在玛湖1井区开展注CO_(2)同步吞吐试验。结果表明:CO_(2)同步吞吐可提高强敏感致密砾岩油藏采收率,驱油机理主要是萃取、混相、竞争吸附、膨胀驱替等;裂缝沟通是导致气窜的主要原因,通过现场调控,实现井组与气窜井同步焖井,保证现场实施效果;试验井组受压裂液浸泡导致黏土矿物水化膨胀,造成喉道封堵,渗流能力减弱,影响了CO_(2)波及范围,导致阶段换油率较低。CO_(2)同步吞吐试验取得了较好的增油效果,试验井组阶段增油量为3983 t,换油率为0.36,该试验为强敏感致密砾岩油藏水平井压裂后提高采收率提供了技术思路及矿场经验。 展开更多
关键词 玛湖凹陷 上乌尔禾组 致密砾岩 co_(2)同步吞吐 敏感性 提高采收率
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