应对气候变化的二氧化碳地质储存沉积盆地筛选与分级

由于不同的内在和外在因素，沉积盆地二氧化碳地质储存的适宜性是不同的，并且地温条件是最重要的影响因素。由于热盆的二氧化碳地质储存能力比冷盆小，且二氧化碳的高浮力驱使二氧化碳向一卜运移，因此，热盆二氧化碳地质储存适宜性相对冷盆较差。本文根据15个评价指标对二氧化碳地质储存的影响程度，建立了沉积盆地二氧化碳地质储存筛选和排序的评价指标体系。根据评价指标不同的参数取值和权重赋值，相加得到各个盆地的适宜性评价取值。适宜性评价取值即用来确定最适宜二氧化碳地质储存的盆地或地区。该方法是非常灵活的，允许公式的变化以及不同指标评价取值和权重赋值。本文以加拿大阿尔伯特盆地为例进行了该方法的应用。

应对气候变化的地质介质中二氧化碳储存——深部咸水含水层储存溶解的二氧化碳的能力

地质储存是一种能够减少大气中人为二氧化碳（CO2）排放、技术上可行且可直接投入使用的方法。在众多二氧化碳储存方案中，都是使二氧化碳溶解于地层水并将其储存于深部含水层中。含水层储存溶解的二氧化碳的最大能力，就是含水层中饱和二氧化碳总量与当前总无机碳之差，并取决于压力、温度和地层水的盐度。假设在非活性含水层环境下，基于碳酸盐和重碳酸盐离子的浓度，通过能源工业收集的地层水的标准化学分析计算当前碳总量。在实验室环境中开展原位地层水分析时，利用地球化学形态模型计算从水样中释放的溶解气体。为了阐明氧化碳溶解度随水盐度增加而降低，利用纯水中饱和二氧化碳含量的经验关系式计算地层水中的最大二氧化碳含量。通过考虑溶解的二氧化碳对地层水密度、含水层厚度和孔隙度的影响，评估地层水中储存二氧化碳的最大能力，以计算含水层孔隙空间的水容量及水中溶解的二氧化碳容量。这种用于评估含水层中溶解的二氧化碳的最大储存能力的方法，已经被应用于加拿大西部阿尔伯塔盆地的Viking含水层。仅考虑注入高粘度二氧化碳液体的区域，经评估，Viking含水层地层水中储存二氧化碳的能力约为100Gt。随后的简单评估表明，在阿尔伯塔盆地深度超过1，000m的地层水储存二氧化碳的能力约为4，000Gt。该结果同样表明：当含水层地层水中总无机碳（TIC）与饱和二氧化碳溶解度相比非常低时，利用地球化学模型对原位地层水进行分析是不合理的。而且，在这种情况下，甚全可能会忽略当前的总无机碳。

阿尔伯达省二氧化碳封存潜力

可通过采取多种措施减少大气中二氧化碳的排放量，例如，改进技术和提高能源效率以及利用与封存二氧化碳。对于具有高纬度气候的内陆地区（如阿尔伯达省）而言，把二氧化碳注入地下深层地层，或许是最切实可行的二氧化碳封存方案。把二氧化碳保留在地层中，可提高石油采收率（EOR）。例如，把二氧化碳封存于枯竭的油气层或储层中的沥青沉淀带；封存于盐穴；注入煤层以置换甲烷；在深盐水层水动力圈闭二氧化碳。阿尔伯达省具有应用所有这些二氧化碳封存方法的潜力：厚盐层分布广泛；丰富的石油、天然气、煤炭和沥青砂资源；地下深层水的水动力动态非常有利于在地质时间尺度上圈闭二氧化碳。经调查发现，在阿尔伯达省北部和南部深度分别为800米和1200米的位置，可把二氧化碳以气体的形式封存于煤层、盐水层和枯竭的抽气层。在阿尔伯达省西部区域，可把超临界相的二氧化碳封存于更深的枯竭碳氢化合物储层和盐水层。在能源和石油化工工业已广泛应用了二氧化碳深层注入和封存技术。目前，人们已把酸性气体（CO2和H2S）注入多种枯竭的储层和深盐水层。此外，利用二氧化碳来提高石油采收率（EOR）。化学工业的采矿作业可导致地下深部盐穴的形成。利用二氧化碳置换煤层中的甲烷仍处于测试阶段，但实验结果是振奋人心的.在阿尔伯达省，主要的二氧化碳源是火力发电厂、水泥厂、油砂与重油处理厂以及石油化工厂。从这些大规模点源捕集二氧化碳比从小规模分散的二氧化碳源捕集更加容易。因此，在阿尔伯达省地层中封存二氧化碳具有巨大潜力和直接适用性。