CCS碳捕獲與碳封存(Carbon Capture and Storage)技術(shù)是指將二氧化碳從工業(yè)或相關(guān)排放源中分離出來(lái),輸送到封存地點(diǎn),并長(zhǎng)-期與大氣隔離的過(guò)程。這種技術(shù)被認(rèn)為是未來(lái)大規(guī)模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖經(jīng)濟(jì)、可行的辦法。
CCUS碳捕獲、利用與封存(Carbon Capture,Utilization and Storage)技術(shù)是CCS技術(shù)新的發(fā)展趨勢(shì),即把生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳進(jìn)行捕獲、提純,繼而投入到新的生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行循環(huán)再利用或封存的一種技術(shù)。該技術(shù)具備實(shí)現(xiàn)大規(guī)模溫室氣體減排與化石能源低碳利用的協(xié)同作用,是未來(lái)應(yīng)對(duì)全球氣候變暖的重要技術(shù)選擇。
CCS技術(shù)主要由四個(gè)環(huán)節(jié)組成:捕集、運(yùn)輸、地質(zhì)封存和監(jiān)測(cè)、用于增加石油采收率(EOR/EGR),其中第四個(gè)環(huán)節(jié)是可選環(huán)節(jié),具有潛在收益;CCUS技術(shù)主要是在CCS技術(shù)基礎(chǔ)上將二氧化碳進(jìn)行利用,主要由四個(gè)環(huán)節(jié)組成:捕集、運(yùn)輸、利用、封存。
CCS與CCUS的理念、目標(biāo)基本一致,都是為了減少二氧化碳排放總量,而CCUS在CCS基礎(chǔ)上多了“U”,增加了二氧化碳利用環(huán)節(jié),因此,CCUS作為公認(rèn)的主要減碳途徑在范圍內(nèi)被廣泛接受。 碳捕集、利用和碳封存技術(shù)(CCUS),被認(rèn)為是有效的緩解全球氣候變化的技術(shù)。準(zhǔn)確理解二氧化碳(CO2)注入儲(chǔ)層后,儲(chǔ)層物性特征和CO2運(yùn)移規(guī)律,對(duì)CCUS工程選址、封存儲(chǔ)量評(píng)估以及安全性評(píng)價(jià)至關(guān)重要。
目上已經(jīng)有許多套應(yīng)用于CCUS域的核磁共振設(shè)備,從低場(chǎng)到高場(chǎng),從NMR到MRI, 從CO2-EWR到 CO2-EOR,都有大量的學(xué)者進(jìn)行研究,目在核磁設(shè)備制造,核磁驅(qū)替系統(tǒng)研發(fā),孔隙度模型開(kāi)發(fā),滲透率經(jīng)驗(yàn)公式建立,孔隙流體監(jiān)測(cè)方面都取得一定的進(jìn)展。特別對(duì)于中國(guó)實(shí)際的CCUS儲(chǔ)層,常為低滲或超低滲儲(chǔ)層,許多中國(guó)學(xué)者在核磁共振信號(hào)處理算法,-佳離心力和T2-cutoff選取,滲透率和相對(duì)滲透率測(cè)定以及利用高分辨率的MRI分析滯后效應(yīng)、黏度和浮力等方面做出一定的貢獻(xiàn)。在CCUS域的研究中,核磁共振技術(shù)起到越來(lái)越重要的作用。
應(yīng)用于CCUS域研究的核磁共振巖心實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)根據(jù)磁體類型和磁場(chǎng)強(qiáng)度,核磁共振儀可分為高場(chǎng)和低場(chǎng)兩類。低場(chǎng)核磁共振儀通常采用永磁體而非超導(dǎo)線圈建立磁場(chǎng),磁場(chǎng)強(qiáng)度一般不大于0.5T。
服務(wù)于CCUS域的高場(chǎng)核磁和低場(chǎng)核磁設(shè)備的研究對(duì)象和測(cè)試內(nèi)容不同。天然巖石中的順磁物質(zhì)對(duì)核磁共振的測(cè)量有不良影響,低場(chǎng)核磁對(duì)這種影響不太敏感,但高場(chǎng)核磁對(duì)此卻存在局限。當(dāng)研究對(duì)象為天然巖石時(shí),低場(chǎng)核磁更為合適。但為研究CO2的流動(dòng)過(guò)程,滯后效應(yīng)、重力、黏度和浮力的影響等而采用特殊樣品,如Berea砂巖、玻璃珠、白堊巖等,高場(chǎng)核磁更能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。
從已發(fā)表文獻(xiàn)的年份來(lái)看,2010年之,關(guān)于核磁共振巖心分析的研究主要是利用NMR對(duì)整個(gè)樣品的T2譜進(jìn)行分析和解釋。2010年之后,研究熱點(diǎn)向微觀轉(zhuǎn)變,主要為利用MRI技術(shù)監(jiān)測(cè)巖樣內(nèi)部的流體分布和運(yùn)移。
CCUS在油田上也有廣泛應(yīng)用,核磁共振巖心分析的天然巖心多為油田儲(chǔ)層巖心。CCUS并不是一項(xiàng)純耗資的行為,因?yàn)槠洳粌H可以解決當(dāng)氣候變化問(wèn)題,在石油行業(yè)中也可以用來(lái)顯著提高采收率,產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
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