深部煤层封存CO_2的地质主控因素探讨

0（IPCC），[1]。2005—2012，、。，CO2，；，2020CO254×108t，16.5%，2030，（47.3～67.9）×108t。，，CO2。，CO2（CarbonDioxideCaptureandStorage，CCS）CO2，：CO2，，，CO2。，、。[2]，2012，1981mCO2100t；，1000t；20093“CO2”[3]，CCS。CO2；，、、、、CCS。、、、、、CO21，2（1.，710054；2.，100011）：CO2CO2。CO2，CO2，。，、、、CH4、CO2，，CO2，、、、，、、。，CO2，CO2。：；；；CO2；：X141；X24：A：“973”(2005CB221501-04)、（2008ZX05040）。：（1975—），，，，。：2010-08-31：ADiscussiononMainGeologicControllingFactorsofCO2SequestrationinDeepCoalSeamsJiangWenping1,CuiYongjun2(1.XianBranch,ChinaCoalResearchInstitute,Xian,Shaanxi710054;2ChinaShenhuaCoaltoLiquidandChemicalCo.Ltd.,Beijing100011)Abstract:TheCO2captureandstorage(CCS)asoneofeffectivemeasuresincarbonemissionreductioniswidelyadoptedinmajorcountries.Inwhich,CO2sequestrationindeepunrecoverablecoalseamscanservetwoends:reductionofcarbonemissionandsubstitutionofCBMfromsuchcoalseams.Basedonlaboratorystudies,analyzedimpactsfromcoalrank,temperature,pressure,moistureandnitrogenonadsorptionofCH4andCO2bycoal,combinedwithCBMexploitationareaselectionassessment,discussedmaingeologiccontrollingfactorsofCO2sequestrationincoalseams,andfinallyreckonedthattheyarecoalrank,coalthickness,burieddepthandpermeability,whilegeologicalstructure,hydrogeologyandmethanecontentaresubordinate.ThecomprehensiveanalysishasconsideredthatthepotentialofCO2sequestrationindeepcoalseamsinthecountryisquitelarge,whiletheNorthChinaareaisthepreferred.Keywords:coalbedmethane;adsorption;sequestration;CO2;geologicfactorCOALGEOLOGYOFCHINAVol．22No．11Nov．20102211201011：1674－1803（2010）11－0001－06doi：10.3969/j.issn.1674-1803.2010.11.0122CCS，、、、、、CCS，。，CO2，CO2，———、，。，，CO2，，CO2。，CO2，。，。CO2，CO2-ECBM，1996，10tCO2。AlbertaECBM，。，CO2-ECBM。2003CO2CO2-ECBMR。1CO2CO2，，CO2。，；，。，。，：，，，，，，，；，，、，，。CO22，2CO21[4]，CO2[5]。，，2CO211。，CO2，，。2CO22.1CO2，，CO2。，。CO2。、、CO2，，，〉〉〉（1）。，CO2，，CO2（2）。，，CO2，CO2。2.2CO2，。，，CO2，1CO2Figure1CO2adsorptionisothermofdifferentcoals2CO2Figure2CO2adsorptionpotentialenergycurveofdifferentcoalranks2113CO2Figure3CO2adsorptionofcoalunderdifferenttemperatures4Figure4Contrastofmethaneadsorptioncapacityunderdryandbalancedmoistureexperimentalconditions。CO2，CO2。2.2.1，，。CO2CH4，，CO2。EkremOzdemir[4]CO2，CO2。3[4]，，CO2。2.2.2Kroossetal.[6]40℃、60℃、80℃，20MPa、CO2，，8～10MPa；，，。CH4，CO2。，CO2，CO2。2.2.330℃，。4，，0.5～4.5cm3/g。Joubertetal.[7]，，；，。，CO2。EkremOzdemir[4]，，CO2；，CO2（5）。，CO2[8]，CO2。，CO2。，CO2。6，，，CO2，。2.2.4CO2，，：CO23225CO2Figure5ImpactfrommoisturetoCO2adsorptioncapacityCH4、CO2、N2。（7），CO2CH4、N2。（8），CO2，CO2。[9]CH4、CO2—CO2CH4，CO2，，CO2。3CO2CO2，[10]、[11]、WhiteCM[12]。，，CO2。3.1、、；，CO2CH410。，，CO2。，，CO2，，，CO2。，，CO2。，，，，。，，。6CO2Figure6AschematicdiagramofwetcoalbodyCO2adsorption7Figure7Differentgasesadsorptionisothermsoflongflamecoalandanthracite4113.2CO2，，CO2。，。，。，，；，CO2，CO2。3.3300~1500m。，；[13]；，，，CO2。IPCC、Bachu[1，14]，1300~1500m；CO2，800~1000m。，CO2。3.4IPCC、BachuS[1，14]CO2。（）。。，CO2，CO2，，CO2。，，CO2。CO29。，；，。CO2，；99%。，。CO2、N2，，。，CO2（1~5mD）。3.5，，，CO2。，，CO2；CH4，CO2。，、，。，CO2，，，、。3.6，，CO2。，8Figure8Resultsoflongflamecoalandcokingcoaladsorptionofdifferentmulticomponentgases9Figure9Fluidflowingincoalseamintersections（，；，、、），：CO2522CO2，CO2。，。CO2，、，。3.7，CO2。，CH4，。8m3/t，CO2，，。CO2。，，。，。CO2，。，CO2、，。4CO2，。CO2，。[11]、CO2CH4，300～1500mCO2；，CO2120t，2002CO23.6。YuHongguan[15]290~1500m1500~2000mCO2。，0~1500m，CO2。1500~2000m，CO2，1427t，0~1500m868t，1500~2000m558t。，，CO2、。，1500~2000m，CO2。，，。CO2。CO2，，，、CO2、、、CO2。CO2，。：[1]MetzB,DavidsonO,deConinckHC,etal.SpecialReportonCarbonDioxideCaptureandStorage[C]//IPCC-InergovernmentalPanelonClimateChange.UKandNewYork：CambridgeUniversityPress,2005:195-276.[2]100[J].，2009，3：51.[3].[N/OL].，2009-04-07.[4]EkremOzdemir，ChemistryoftheadsorptionofcarbondioxidebyArgonnepremiumcoalsandamodeltosimulateCO2sequestrationincoalseams[D].ThedissertationofDoctorofPhiliosophyofUniversityofPittsburgh，2004.[5],,,.CH4、N2CO2[J].，2005（1）:61-65.[6]KroossBM,vanBergenF,GensterblumY,etal.High-pressuremethaneandcarbondioxideadsorptionondryandmoisture-equilibratedPennsylvaniancoals[J].IntJCoalGeol,2002,51(27):69-92.[7]JoubertJI,GreinCT,BienstockD.Sorptionofmethaneinmoistcoal[J].Fuel,1973,52（3）:181.[8]，，.[J].,2007(4):576-579.[9]，，，.CO2[J].，2004，10（3）：463-467.[10]，，，.CO2[J].，2008，13（2）：93-99.[11]，，.CO2[J].,2005，24（16）：2947-2952.[12]WhiteCM，SmithDH，JonesKL，etal，Sequestrationofcarbondioxideincoalwithenhancedcoalbedmethanerecovery-Areview[J].EnergyFuels,2005,19(3):659-724.[13]CapacityandFairwaysSubgroupoftheGeologicWorkingGroupoftheDOERegionalCarbonSequestrationPartnerships.MethodologyforDevelopmentofGeologicStorageEstimatesforCarbonDioxide[M].VSDepartmentofEnergyNationalEnergyTechnologyLaboratorgCarbonSeqnestrationProgram,Augwt2008.[14]BachuS,BonijolyD,BradshawJ,etal.CO2storagecapacityestimationMethodologyandgaps[J].InternationalJournalofGreenhouseGasControl,2007,1:430-443.[15]YuH,ZhouG,FanW,etal.PredictedCO2enhancedcoalbedmethanerecoveryandCO2sequestrationinChina[J].InternationalJournalofCoalGeology,2007,71:345-357.6