长期二氧化碳地质封存可行性的一些新启示

2015-5-21 17:09 来源: 领先财纳


据早前预测,新墨西哥州Bravo Dome气田中的二氧化碳原本来源于火山喷发,并且从一百万年(不是一万年)以前就开始累积。过去120万年里,储层中平均只有20%的二氧化碳溶解到该气田的盐湖卤水中,而剩余的二氧化碳则以游离气体的形态被封闭在盖层下,这表明长期且安全的二氧化碳地质封存是可行的。

这一研究记载了最早在咸水层中实现长期且安全的大规模二氧化碳封存的实地资料。这显示出二氧化碳地质封存的可行性,并告诉了决策者碳捕集与封存技术的要求。

碳捕集与地质封存对于控制由于化石燃料能源生产导致的大气中不断上升的二氧化碳浓度有着重要意义。该技术的策略是捕集大型点源排放的二氧化碳,并将其封存到地下深处的地质结构中,以让其溶解到盐湖卤水中或转化成矿物质。在最佳情况下,对气田的溶解率进行研究,因为地质储层的空间变异性对溶解率影响巨大。但是,从短期的注入中试项目很难确定二氧化碳溶解率。

地下能源安全前沿研究中心是以德克萨斯大学奥斯汀分校为首的能源尖端技术研究中心,它利用Bravo Dome气田作为天然实验室估算该地以千年为单位的二氧化碳溶解率。该气田由于几十年来的补充工业和学术数据都可用而独一无二。研究人员通过结合这两个现有的数据库并加上他们自己对于确定火山喷发带来的二氧化碳给储层加热的分析,发现Bravo Dome的二氧化碳沉积在120到150万年前就已开始。令研究人员惊讶的是,在过去的一百万年间,1.6吉吨(一个常规的燃煤电厂每年可以排放约1000到1500万吨二氧化碳)沉积的二氧化碳中只有20%的溶解到卤水中。观察显示,这部分二氧化碳中有一半是在沉积的过程中溶解的。研究结果还表明,细致的二氧化碳注入设计可让绝大部分二氧化碳在封存项目早期就溶解到卤水中。

该研究还证明了二氧化碳气体沉积后溶解依然在进行。数值研究显示,持续溶解的原因是传递性溶解过程,这在早前对该气田的观察中并未被发现。因此这些结果给用来预测二氧化碳地质封存的长期演变的模拟研究提供了重要的概念性支持。模拟通常能预测在一万年内发生的快速的传递性溶解。而研究人员推断出Bravo Dome气田的二氧化碳平均溶解率较为缓慢有可能是地质异质性所致,这也突出了在预测二氧化碳溶解率时捕捉异质性的重要性。(领先财纳编译)

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