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    二氧化碳地质封存多相多场耦合分析理论与安全保障关键技术

    发布时间 :2023-01-04
     

    一 、成果简介

    二氧化碳地质封存是全球公认的重要减排技术 ,减排潜力巨大,有望实现我国化石能源使用中二氧化碳的近零排放 ,因此受到国家高度重视 。项目组自2004年以来 ,在16项国家基础研究 、10项科技攻关和数十项重大工程项目等资助下 ,形成二氧化碳地质封存多相多场耦合分析理论与安全保障关键技术 。

    项目研究围绕二氧化碳地质封存中二氧化碳运移规律和地质封存体的安全保障关键技术难题 ,通过室内试验 、理论研究 、现场监测与数值分析等方法 ,开展二氧化碳运移规律 、封存机理和封存体稳定性控制与监测技术的研究 ,建立考虑健康 、安全和环境的二氧化碳封存场地适宜性评估模型 ,提出低孔 、低渗储层二氧化碳地质封存的评价方法及其稳定性保障的新工艺与新技术 。

    项目成果已成功应用于二氧化碳咸水层封存 、二氧化碳驱油 、混合气体驱替煤层气 、二氧化碳溶浸采铀 、页岩气开发等领域的30 多个项目中 ,涉及封存地层岩石特性的测试 、封存场地的选址与总体方案可行性研究 、安全性评价与监测 、环境风险评估 、工艺参数优化等二氧化碳地质封存项目的关键环节 。

    二 、技术创新

    创新一 :发展了岩石中二氧化碳多相多场耦合分析理论 。研制了钟罩式岩芯夹持器和煤岩二氧化碳“吸附—渗流—反应”测试系统 ,建立了二氧化碳“应力—脱吸附”理论分析模型 ,揭示了二氧化碳地质封存过程中的“波动性”驱替机理 ,发现了二氧化碳运移过程中的“指进凹陷”规律 ,解决了二氧化碳地质封存可注入性控制难题 。

    创新二 : :提出了二氧化碳地质封存容量评估和场地适宜性评价的“三精度”方法 。研发了我国二氧化碳地质封存大数据软件平台 ,建立了考虑健康 、安全和环境三位一体的二氧化碳封存场地适宜性评估模型 ,解决了困扰二氧化碳地质封存场地容量评估和安全风险评价难题 。

    创新三 :开发了二氧化碳地质封存的安全保障关键技术 。研制了高精度井下流体原位取样装置 ,实现了二氧化碳地质封存全生命周期安全监控 。建立了“地质封存协同驱水”的安全封存模型和技术保障监测体系;开发了多地层分类改造 、多组同注 、抽注协同一体化二氧化碳地质封存技术 ,解决了低孔 、低渗咸水层二氧化碳规模化地质封存的难题 。

    三 、应用示范

    项目研究成果获国家发明专利52(其中授权发明专利39) 、软件著作权6项;参与编制科技部和环保部指南文件各1项 、企业操作规程2项;出版专著6部;发表SCI/EI论文228篇(93SCI,其中2ESI全球学科领域百分位已进入5%行列) ,被SCI论文引用921次(他引688次) 。

    研究成果应用于全国30多个工程项目 ,在神华集团鄂尔多斯二氧化碳咸水层封存项目 、潞安煤层气抽采项目 、中石化页岩气开采项目等多个业内重点工程中得到推广应用 ,三年来新增利润2.8亿元以上;项目成果还被国际能源署 、亚洲开发银行 、气候组织(The Climate Group) 、自然资源保护理事会等国际机构所采用 ,同时被我国科技部《二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)路线图》 、中国地质调查局《二氧化碳地质储存潜力评价编图》 、环保部《CCUS 环境风险评价技术指南》等采用;产生了显著的经济效益和社会效益 ,为规模化二氧化碳地质封存技术的安全运行提供了重要的科技支撑 。

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