气藏注CO2提高采收率及封存评价方法研究进展

CO2利用与封存是CCUS的两个重要环节,其中CO2-EGR技术对于实现绿色碳减排与天然气增产的双重目标具有巨大的发展潜力。本文梳理了CO2提高天然气采收率及封存机理、CO2提高天然气采收率及封存的潜力与评价方法。结果表明：CO2提高天然气采收率机理主要为：物性差异、竞争吸附及筛滤置换作用、连续对流排驱作用、恢复气藏压力与抑制水侵作用以及储层溶蚀改造作用;CO2气藏封存机理包括构造封存、残余气封存、溶解封存以及矿化封存;CO2提高天然气采收率评价方法有数值模拟评价、理论评价、物理实验评价;气藏CO2封存评价方法为包括有效容积法、物质平衡法、数值模拟评价、理论评价等;尽管CO2提高天然气藏采收率及封存评价方法已初步建立,但适用范围仍较小,需要结合我国天然气藏地质特征进一步完善,提高封存评价准确性。     

开发利用煤层气 减少CO2排放

开发利用煤层气可以从根本上保障煤矿安全生产,避免煤层气这种不可再生资源的浪费,还在减少温室气体排放、改善大气环境方面具有非常重要的意义。系统地阐述了晋城矿区煤层气的赋存、抽采及利用情况。     

咸水层CO2不同捕获机理封存量计算方法及应用范围

通过分析咸水层CO₂地质封存过程中不同捕获机理,探究不同CO₂捕获机理下的封存量计算方法,在CO₂咸水层地质封存工程或数值模拟调研分析的基础上,探讨咸水层CO₂不同捕获机理封存量计算方法的应用范围。综合分析表明,容积法可应用于地质评价阶段的不同尺度地质单元的CO₂构造捕获封存量计算,代表了评价单元的最大封存潜力,在选取合理的工程、经济等参数基础上,可进行更高潜力级别封存量的计算;长时间尺度的CO₂束缚气捕获、溶解捕获、矿物捕获3种计算方法,应用范围为场地级或灌注级的某一时间点或时间段的实际封存量计算,只有依据封存工程或封存场地建立地质模型,并进行长时间尺度的数值模拟才能获得。     

西安市南郊公路运输CO_2排放特征及影响因子研究

为查明公路运输CO2浓度的变化特征,分别于2012年7月、8月、11月和2013年4月对西安市南郊长安南路中段近地面大气CO2浓度进行了昼夜观测,并与距离交通线150m处的另一观测点进行对比。观测结果表明,公路运输对近地面大气CO2浓度有着重要影响,交通线旁大气CO2浓度因受车流量影响比距离交通线150m处的观测点高10ppm~20ppm。在日变化上,交通线旁大气CO2浓度呈现出明显的双峰波动,变幅可达80ppm~110ppm;在季节变化上,4月份观测区CO2浓度值最高,7月、8月和11月并无显著差异。此外,大气CO2浓度值与温度呈负相关,而与湿度、气压显著正相关。     

延长油田化子坪油区长6油层CO_2驱油与封存潜力分析

为进一步探索CO_2捕集、利用与封存技术(CCUS)在延长油田化子坪油区长6油层应用的可行性,通过细管和长岩心驱油实验,分析了CO_2在长6油层的驱油潜力,从孔喉特征、渗流特征和力学特征三个方面对长4+5盖层的密封性进行综合评价的基础上,利用相关模型对CO_2封存潜力进行了分析。CO_2驱油和盖层密封性评价实验结果表明:延长油田化子坪油区长6油层CO_2驱为非混相驱,其在水驱基础上可进一步提高驱油效率28.83%,其中微孔隙、小孔隙、中孔隙和大孔隙的驱油效率分别提高33.25%、27.09%、26.71%和23.86%;长4+5盖层主要表现出中-小孔细喉道,束缚水饱和度极高,气相相对渗透率极低,突破压力和抗压强度高的特征,对CO_2地质封存具备良好的密封性。CO_2封存潜力分析结果表明:延长油田化子坪油区长6油层的CO_2有效封存量可达7.43×10~6t。     

电石渣循环煅烧/碳酸化捕集CO_2的动力学分析

用STA409同步热分析仪进行80目、150目和250目电石渣循环煅烧/碳酸化捕集CO_2试验,重点研究循环时间、循环次数、反应温度等因素对电石渣循环碳酸化转化率的影响。通过对比分析钙基吸收剂双参数模型和单参数简化公式与电石渣循环碳酸化转化率衰减规律的差异性,获得适合电石渣的双参数模型拟合参数。对电石渣碳酸化反应两个阶段分别用缩核模型、随机成核和随后生长的Avrami-Erofeev方程进行动力学参数计算,结果表明:快速化学反应控制阶段活化能远低于慢速扩散控制阶段,前202 s碳酸化反应程度比重较大;在快速化学反应控制阶段,电石渣碳酸化反应存在动力学补偿效应;在慢速扩散控制阶段,粒径对碳酸化反应影响不明显。     

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。     

火力发电企业CO_2排放量和减排分析

分析了电力企业CO2排放量的计算模式,提出IPCC排放因子计算模式、实测方法、物料衡算方法和宏观模型方法,并就影响排放因子的因素进行校核,提出电力生产低碳发展静脉循环经济模式下的捕获和资源化应用CCU减排思路.     

CO_2激光大气传输特性及估算方法研究

为了从更全面的角度计算CO2激光的大气透过率,分别从分子吸收、散射和气溶胶衰减的问题入手,并对气溶胶衰减中霾、雾、雨、雪等气象条件进行扩展论述;介绍了激光大气传输的经验估算方法;给出CO2激光在大气传输中受温度、距离、高度影响的变化曲线;进而得到较为系统的CO2大气传输特性及衰减系数估算方法。     

基于层次灰关联的钢铁行业CO_2排放影响因素

为了客观的评价钢铁行业CO2排放的影响因素,建立了由工序能耗、燃料组成、技术特征以及资源效率构成的钢铁工业CO2排放影响因素的综合评价指标体系.同时,提出了用于确定影响因素指标权重的层次灰关联分析组合模型,该方法有效避免了层次分析法中定量指标定性评价的主观性.最后对我国钢铁行业CO2排放的影响因素进行综合评价,结果表明:层次灰关联分析方法客观准确、可操作性强.评价结果可以为我国钢铁行业CO2减排方案提供理论支持.     

基于碱法机理减少船舶CO2排放研究

提出了利用NaOH溶液吸收船舶CO₂的方法,分析了船舶CO₂回收机理,依据6135G128ZCa型船舶柴油机的特点,设计了船舶CO₂吸收系统,推导出船舶CO₂吸收效率数学模型.通过实例分析了NaOH溶液浓度变化、反应温度变化对船舶尾气中CO₂吸收效率的影响.验证了利用NaOH溶液吸收船舶尾气中的CO₂,能够有效降低船舶CO₂排放量20%以上,为未来船舶CO₂的减排技术奠定基础.      

CO_2分子的屈曲

用分子动力学方法模拟了CO2线形分子在纵向压力作用下的屈曲,与连续介质弹性稳定理论得到的计算结果一致.     

中国内陆与沿海的CO_2排放:基于最终产品生产的不同视角

该文将中国2007年八地区投入产出表合并为沿海与内陆两区域表,并基于两地区投入产出模型及溢出与反馈效应分解技术,从最终产品的生产出发,试图回答"谁实际排放了CO_2"以及"谁实际引发了CO_2的排放"不同视角的问题。结果表明:从"实际排放"角度测算,中国内陆比沿海多排放CO_212亿t,但从"实际引发"角度测算,沿海比内陆实际多引发了CO_2排放5.7亿t,表明中国也存在着沿海地区向内陆地区的"碳泄露"现象。因此,单纯的"谁排放,谁担责"原则有失公允。进一步从产业层面考察CO_2实际排放与引发排放的差异表明:电力供应、化学工业等传统的高能耗产业虽然实际排放的CO_2最多,但它们并不是主要引发CO_2排放的产业,而建筑业则在沿海与内陆都成为引发CO_2排放最为主要的产业部门。     

致密油藏CO_2驱综合效益评价

致密油藏储量大,开发成本高,实现经济开发至关重要。以C油田致密油藏典型区块为例,采用直井—水平井联合布井方式,通过数值模拟,讨论了5种不同渗透率级别、8种排距下CO2驱的开发效果,结合经济评价指标分析不同油价下CO2驱的经济效益。研究表明,当前油价下,渗透率在0.1×10-3~1×10-3μm2时,建议C油田致密油藏典型区块采用注CO2开发方式;缩小排距,采出程度提高,内部收益率降低,建议根据C油田开发方针和原则选择合适的排距;增加生产年限,累计采出程度提高,经济效益呈现降低趋势,建议C油田根据自身情况需要选择合理的生产年限。     

CO_2减排对化学工程的挑战

气候变化和CO2减排问题是社会可持续发展所面临的一个巨大挑战。化学工程学科在CO2减排和可持续发展的背景之下面临着新的发展机遇及选择。对工业而言,CO2减排的根本途径是对现有能源系统的改造,这也不同程度地对化学工程学科提出了要求。对CO2不同减排方式的分析表明:对于化工行业,在可持续发展战略的整体框架之下考虑成本有效的减排,其主要减排方式可分为提高能效、向低含碳量燃料转变、开发核能和可再生能源、对CO2进行捕获和封存等,每一种方式都在很大程度上要求化学工程师做出贡献。     

纳米SiO2强化CO2地质封存页岩盖层封堵能力机制试验

页岩为CO₂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CO₂地质埋存量和安全性。为探究随CO₂混注纳米SiO₂(SNPs)强化盖层封堵能力的有效性和可行性,对CO₂地质封存页岩盖层样品开展原地条件下的超临界CO₂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CO₂、优化组为页岩样品-地层水+SNPs+超临界CO₂,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CO₂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CO₂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...     

一种新型的跨临界CO_2储能系统

为了解决我国风电并网时电力不稳定等问题,实现规模储能,针对目前压缩空气储能(CAES)系统存在的问题,提出了一种新型的跨临界CO2储能系统概念。系统储能介质CO2以液态形式进行储存,以热能和冷能为能量存储主要形式,实现风电的储能和释能过程。对该系统进行了热力学分析和多目标优化,结果表明:在合适的储能压力下,系统储能效率和储能密度均随着释能压力的增大先增大后减小,分别存在最佳释能压力;随着储能压力升高,系统储能效率不断降低,储能密度却不断增加;减小蓄冷器和中间换热器换热温差是提高系统储能效率的关键;通过对储能系统进行多目标优化,最优解对应的系统储能效率为50.4%,储能密度为21.7kW·h/m3。跨临界CO2储能系统具有储能密度较高、绿色高效、不受地理条件限制等优点,在风电的规模存储中具备很好的应用前景。     

CO/CO_2/H_2低温合成甲醇新工艺及催化剂研究

以合成气(CO/CO2/H2)为原料,Cu-Zn基为催化剂,2-丁醇为溶剂,低温低压(443 K,3.0 MPa)下合成甲醇.醇溶剂参与反应,但并不被消耗,起到了助催化作用.考察了载体、稀土助剂对催化剂活性的影响,结果表明ZnO,MgO,Al2O3,La2O3,Y2O3作为载体制得的催化剂中,Cu/ZnO在反应中呈现了最高的反应活性;稀土元素作为助剂,能提高Cu-Zn基催化剂的活性,Y的质量分数为7.5%的Cu/ZnO/Y2O3和La的质量分数为10%的Cu/ZnO/La2O3催化剂在反应中均呈现出最高的反应活性,碳的总转化率比使用Cu/ZnO催化剂分别提高了10%和17.5%,两者甲醇的产率...     

中国城市住区CO_2排放量计算方法

为研究中国城市住区全寿命周期CO2排放情况,综合考虑住区住宅建筑排放量和绿地吸收量,提出计算方法,并以北京为例选择典型多层住区单元地块进行计算,讨论减排方法和减排潜力。计算结果表明:在现行规范、现有能源结构和技术水平下,案例住区建筑CO2排放量中约3%可由住区绿地吸收。通过推行节能措施和利用可再生能源,可实现减排约50%。而实现住区零排放,则需要从城市整体角度大量依靠郊区森林碳汇资源。     

超临界CO_2体系黏度分子动力学研究

由于具有较低的临界温度以及适中的临界压力,超临界CO2成为最为常见的超临界流体,被广泛应用到超临界萃取和制冷等领域.充实超临界CO2体系的基础物性数据,对于进一步利用超临界CO2具有积极意义.运用平衡分子动力学方法,以Lammps免费开放源代码模拟平台为基本框架,自行编译针对超临界CO2特性的脚本文件,对超临界CO2体系的黏度物性进行计算,并将计算结果与成熟的物性数据库进行对比.结果表明,所编译脚本文件计算值与相关数据误差在0.5%以内,说明使用该方法用来获得超临界CO2黏度是可行的.