咸水层CO2地质封存的长期稳定性分析及控制

摘要

全球气候变暖已成为国际热点问题，二氧化碳因具有温室效应被普遍认为是导致全球气候变暖的重要原因之一。如何减少二氧化碳排放，控制大气中二氧化碳浓度，是人类面临的难题。在此背景下，本论文以中美重大合作项目课题二氧化碳地下封存长期稳定性预测与控制研究为依托，主要进行研究的内容和结论如下：
　　对目前世界上CO2封存的研究情况和CO2地质封存的基础理论进行了概括总结，论述了二氧化碳的封存类型和封存机理以及选址和评价模式。借助软件TOUGH2，对注入井类型中水平井和竖直井进行了定压灌注方案的三维数值模拟，模拟了注入期间的50年和停止注入后直到1000年CO2的变化情况，模拟结果得出水平井优于竖直井，注入速率和注入量随着注入压力的增大而增大，但本文并未涉及对地层储存的能力进行分析。CO2饱和度在1000年时基本趋于稳定，不考虑其他化学和力学变化时，可认为CO2在水中溶解的时间需要1000年以上。
　　通过已经建立起来的一个二维模型实验装置，分别模拟了水平井和竖直井两种情况，也采取了不同定压灌注方案，以便和数值模拟进行规律性对比分析，还模拟了注入CO2时对盖层的影响。结果验证了水平井的确优于竖直井，但注入速率的变化曲线有些不同，文中也进行了相关的解释和分析。
　　本论文还对CO2封存的泄露风险、逃逸的方式和风险控制途径进行了总结。CO2封存并能长期稳定安全的封存，才能保证CO2地质封存是解决环境问题的重要途径。论文最后进行了总结展望，尤其是对物理实验装置，从目前研究的情况表明，装置相对简陋，模拟中跟地层的实际情况出入较大等，在很长的时间里，我们对大型的三维模型装置进行了设想和设计，本论文中也涉及到了三维装置问题的一些内容，目前所构思的三维实验装置还有些问题正在解决，希望不久的将来我们都能一一克服。