陆相低渗咸水层CO2封存关键技术与应用电子书

前言

1 碳捕集与封存技术概述

1.1 气候变化已成为全球性挑战

1.2 化石能源CO2排放与减排需求

1.3 CCS对化石能源CO2减排作用巨大

1.4 中国CCS技术的发展现状和趋势

参 考 文 献

2 陆相低渗咸水层CO2封存场地评价技术

2.1 场地适宜性评价

2.1.1 次盆地尺度场地适宜性评价方法的特点

2.1.2 场地适宜性评价的关键要素

2.1.3 场地适宜性评价的指标体系

2.1.4 目标地层筛选的标准

2.1.5 场地筛选方法在本项目中的应用

2.1.5.1 平面位置选择

2.1.5.2 储盖组合选择

2.2 刘家沟复合盖层的密封性评价

2.2.1 复合盖层的密封效果分析

2.2.1.1 CO2迁移过程

2.2.1.2 压力积聚

2.2.1.3 CO2注入速率及注入量

2.2.2 复合盖层密封效果的影响因素

2.2.3 对CO2地质封存风险的影响

参 考 文 献

3 陆相低渗咸水层CO2注入技术

3.1 多地层分类改造

3.1.1 各储层测试结果

3.1.2 各储层改造方案

3.1.3 不稳定试井解释分析

3.2 注入方案设计

3.2.1 无压裂恒定速率注入

3.2.2 无压裂非恒定速率注入

3.2.3 有压裂恒定速率注入

3.3 基于压力的注入参数控制技术

3.3.1 基于砂岩透镜体模型的注入井井口（1698m）压力估算

3.3.1.1 估算方法

3.3.1.2 实例应用

3.3.2 基于漂移流模型的注入井井口（1698m）压力估算

3.3.2.1 估算方法

3.3.2.2 实例应用

3.4 注入模拟技术

3.4.1 模拟器开发

3.4.1.1 H2O-CO2-NaCl混合系统中组分及相态

3.4.1.2 H2O-CO2-NaCl混合系统的热物理学特性和基本关系

3.4.1.3 质能守恒方程

3.4.1.4 相对渗透率计算理论

3.4.1.5 数值模拟软件的开发

3.4.2 模拟和预测软件的测试

3.4.2.1 TOUGH2/ECO2N的经典示例

3.4.2.2 滞后效应的理想模型研究

3.4.2.3 计算能力测试

参 考 文 献

4 陆相低渗咸水层CO2封存监测技术

4.1 监测方案设计

4.1.1 地下监测方案设计

4.1.1.1 地震监测

4.1.1.2 注入过程的井底监测

4.1.1.3 地下水水质监测

4.1.2 地表监测方案设计

4.1.2.1 地表浅层土壤CO2通量的监测

4.1.2.2 雷达地表变形监测

4.1.2.3 地表植被的生长/健康状况监测

4.1.3 地上空间监测方案设计

4.1.3.1 近地表大气CO2浓度监测

4.1.3.2 大气涡度CO2通量监测

4.1.3.3 SF6示踪剂监测

4.1.4 CO2咸水层封存项目监测体系设计总结

4.2 监测技术开发与应用

4.2.1 地下监测系统

4.2.1.1 CO2地质封存示范工程时移VSP监测

4.2.1.2 注入过程的井底监测

4.2.1.3 地下水水质监测

4.2.2 地表监测系统

4.2.2.1 地表土壤CO2通量监测

4.2.2.2 地质封存CO2泄漏对地表生态系统的影响

4.2.2.3 雷达地表变形监测

4.2.3 地上空间监测系统

4.2.3.1 近地表大气CO2浓度监测

4.2.3.2 大气涡度CO2通量监测

4.2.3.3 SF6示踪剂监测

4.3 监测装置的自主开发与应用

4.3.1 地下原位取样装置

4.3.2 地下原位CO2通量监测装置

4.3.2.1 地下原位CO2监测的原理与进展

4.3.2.2 地下原位CO2监测方案设计

4.3.2.3 数据的采集与处理

4.3.2.4 主要研究结果

4.3.3 自校正井中压力温度监测装置

4.3.4 压力平衡自动测量土壤CO2气体浓度的装置

4.3.5 CO2泄漏对浅层土壤和植物影响评估的模拟装置

4.3.6 基于多传感器的区域CO2浓度的检测装置

参 考 文 献

5 CO2安全预警技术

5.1 CO2安全预警技术构建

5.1.1 CO2封存的安全性评估

5.1.1.1 CO2注入后安全评价指标选取原则

5.1.1.2 CO2注入后安全性评价指标的确定

5.1.1.3 监测安全性等级评价体系的建立

5.1.1.4 安全评价体系的搭建

5.1.1.5 监测安全性指数的确定

5.1.1.6 试算案例

5.1.2 CO2地下运移预测

5.1.2.1 模型范围

5.1.2.2 监测数据

5.1.2.3 数值模型相关设置

5.1.2.4 模拟结果与讨论

5.1.2.5 模型校正

5.1.2.6 注入特征

5.1.3 CO2泄漏情景下地表扩散模拟

5.1.3.1 CO2扩散模型的建立与模拟

5.1.3.2 场地数字高程模型的建立

5.1.3.3 室内CO2泄漏扩散模拟实验

5.1.3.4 室内实验数据与模型计算数据的对比

5.1.3.5 CO2扩散模型的数值模拟

5.1.4 CO2泄漏预警

5.1.4.1 时间序列异常检测

5.1.4.2 空间异常检测

5.1.4.3 时空异常检测

5.1.4.4 综合异常判断

5.1.5 泄漏应急处置

5.1.5.1 事故类型及危害程度分析

5.1.5.2 信息报告程序的建立

5.1.5.3 预防与预警机制的建立

5.1.5.4 应急响应程序的建立

5.1.5.5 应急处置程序的建立

5.1.5.6 应急救援保障体系的建立

5.2 CO2封存监测、安全性评估与泄漏预警系统的开发

5.2.1 系统结构设计

5.2.2 系统数据库设计

5.2.3 系统界面设计

5.2.4 典型模拟泄漏案例分析

参 考 文 献

6 陆相低渗咸水层CO2封存技术应用

6.1 选址

6.1.1 平面位置选择

6.1.2 储盖组合选择

6.2 地下注入工程

6.2.1 注入过程测试

6.2.2 注入过程

6.2.3 最大注入能力分析

6.2.3.1 模型建立与参数化

6.2.3.2 模拟结果分析

6.2.3.3 规模化封存方案建议

6.3 监测与安全预警

6.3.1 监测示范工程

6.3.2 安全预警系统

6.4 结论与展望

参 考 文 献