改进的深部煤层CO_(2)地质封存潜力评价方法——以沁水盆地郑庄区块3^(#)煤层为例

摘要

煤层CO_(2)地质封存作为CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳捕集、利用与封存)的重要组成部分,是短期内降低大气CO_(2)浓度的有效手段之一.本次研究以郑庄区块3#煤为例,开展不同温度条件煤岩CO_(2)等温吸附试验,建立了改进的煤层CO_(2)封存容量评价模型,分析了不同埋深条件下吸附封存量与游离量之和的变化规律与CO_(2)吸附机理,计算了沁水盆地郑庄区块3#煤CO_(2)理论封存容量和有效封存量.研究结果表明:CZ煤和SH煤不同温度下的CO_(2)吸附能力分别为1.58~2.47 mmol/g和1.51~2.38 mmol/g;CZ煤和SH煤CO_(2)的改进计算封存量(吸附+游离)随埋深呈先增后减的变化,最大值分别为2.71 mmol/g和2.80 mmol/g,2000 m煤储层条件下,二者改进计算封存量仍有最大值的76%和67%,表明深部煤层仍具有较大封存潜力;埋深剖面上CO_(2)吸附状态具有三分特点:分别为低密度表面覆盖式吸附,高密度微孔填充式吸附和高密度表面覆盖式吸附;郑庄区块3#煤层CO_(2)理论封存容量为428.7 Mt,气态-类气态超临界区和类液态超临界区煤层分别为277.91 Mt和150.79 Mt;区块总的有效封存容量为340.59 Mt,两分区的有效封存容量分别为250.12 Mt和90.47 Mt.建议优先考虑在高渗透率与保存条件良好的煤层发育区域实施CO_(2)-ECBM工程.