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人为排放CO2导致全球气候变暖已经对人类生存和发展造成威胁,碳捕获与封存是世界公认的实现碳减排的主要途径之一。基性-超基性岩碳酸盐化固碳作为地质碳汇之一,是一种经济、安全且长久的碳捕获与封存方式,引起了国际社会越来越多的重视。本文阐述了自然条件下基性-超基性岩碳酸盐化反应过程,分析其固碳机理和影响基性-超基性岩碳酸盐化速率的主要因素。在此基础上,梳理并总结了目前国际上基性-超基性岩固碳技术的研究进展和典型应用实例,认为全球广泛分布的基性-超基性岩具有巨大的固碳潜力。该技术的推广和应用将对未来大气CO2减排具有重要意义。 相似文献
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海上二氧化碳(CO2)地质封存是中国应对滨海地区温室气体排放的重要举措,是实现“碳达峰、碳中和”目标不可或缺的关键技术。中国沿海地区工业发达、碳源丰富,近海盆地具有良好的储盖层物性和圈闭特征,封存潜力巨大,目前中国首个海上CO2地质封存示范工程已在南海珠江口盆地正式启动。CO2监测作为CCUS技术的重要组成部分,贯穿CO2地质封存的全生命周期,是确保封存工程安全性和合理性的必要手段。然而,中国海上CO2地质封存技术处于起步阶段,海上监测任务颇具挑战。文章回顾了国际上海上CO2地质封存的相关代表性研究工作以及示范项目案例,对监测指标、技术、监测方案等进行分析,提出海上CO2地质封存监测技术筛选优化方法和监测建议,旨在为中国海上CO2地质封存示范项目的开展提供参考依据。 相似文献
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CO2浓度急剧上升成为一个很严峻的问题,因此,降低大气CO2浓度成为当务之急.目前涉及的方案中的海洋封存、地质封存,虽封存潜力巨大,但带来的负面影响也不容小觑.CO2矿化利用实质是模拟自然界岩石化学风化,作为一种新兴的减排方案,既能固定大气CO2,生成具有工业附加值的碳酸盐产品,又能实现环境友好.能够矿化利用的原材料包括天然富钙、镁硅酸盐矿物,工业碱性废固、液,盐湖中的氯化镁资源等,矿化利用的方法也不尽相同.虽然硅酸盐岩的风化是如何控制长时间尺度的气候变化的机制还没有定论,但风化过程中具有固定大量CO2的潜力这一认识已达成共识.对含有大量硅酸盐矿物的尾矿矿化CO2的研究是目前的热点,介绍了尾矿矿化CO2的研究现状及几种重要尾矿矿物的矿化应用潜力. 相似文献
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火山岩的矿物固碳作用为减少大气中的二氧化碳(CO2)提供了一种永久性的封存解决方案,是一种经济、安全的碳捕集封存(CCS)方式。中国火山岩分布广泛,但对火山岩固碳潜力的研究还很欠缺。文章选择广东省雷州半岛火山岩为研究区,利用MapGis软件,建立雷州半岛火山岩厚度分布的矢量地理信息数据库,插值得到三维网格化数据体;基于火山岩矿化封存机制和CO2矿化封存潜力评估方法,对雷州半岛火山岩CO2理论矿化封存潜力进行了计算。结果表明,雷州半岛火山岩总面积约3940 km2,总体积约257 km3,CO2理论矿化封存量在19～459亿吨之间。其中以雷南火山岩区潜力最大,理论封存量为13～326亿吨;其次为雷北遂溪县以东、湛江市西部区域的火山岩区,理论封存量为2～56亿吨;东海岛区域火山岩,理论矿化封存量虽然不大(1.5～35亿吨),但因其与周边工业排放源较近,具有较好的源汇匹配条件,具备CCS潜力。研究结果不仅对于优选封存CO2火山岩储集区带提供重要依据,同时为未来开... 相似文献
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煤层CO2地质封存可实现CO2减排和增产煤层气双重目标,是一种极具发展前景的碳封存技术。相对于其他封存地质体而言,煤的微孔极其发育,煤层CO2封存机制与煤中气、水微观作用关系密切,其内在影响机理尚不清楚。以2个烟煤样品的系统煤岩学分析测试为基础,构建了煤的大分子结构及板状孔隙空间模型,进一步采用分子动力学方法模拟了不同温、压条件下、不同煤基质类型表面的CO2和水的润湿行为,揭示煤层CO2注入后引起的水润湿性变化规律,初步阐明煤层CO2封存的可注性、封存潜力、封存有效性等影响因素及微观作用机理。结果表明：(1)影响煤润湿性的主要因素是煤中极性含氧官能团,其含量越高煤的润湿性越强;(2)煤中注入CO2后,CO2通过溶解作用穿透水分子层与水分子发生竞争吸附,从而减小水在煤表面润湿性;(3)随注入压力增大和温度降低,煤表面CO2吸附量增多,对氢键破坏作用增强,润湿性减弱越明显;(4)亲水性煤层CO<... 相似文献
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Carbon Capture and Storage (CCS) technology is currently recognized as the most effective way to mitigate greenhouse gas. CO2 geological storage is the key technique in CCS, and monitoring the safety of CO2 geological storage runs through the whole CCS project from CO2 injection and after closure. 4D seismic monitoring technique is the most effective way to monitor the leakage of CO2 and to confirm the safety of CO2 sequestration. Traditional 4D seismic technology predicts saturation of CO2 and pressure distribution in reservoir by comparing two vintages seismic amplitude and travel time from two or repeated 3D seismic data before and after CO2 injection or between two different injection stages. 4D multicomponent seismic monitoring has a great potential to be explored. Because shear wave velocity is sensitive to pressure, we may discriminate pore pressure distribution by using 4D multicomponent seismic information. For anisotropy reservoir, we may confirm the change of reservoir fissures and fractures as well as reservoir and caprock stress status before and after CO2 injection through comparing difference of travel time and amplitude of PS1 and PS2 wave in two vintages seismic acquisition. Furthermore, we will find out potential CO2 leakage risk area more accurately and evaluate the safety of CO2 sequestration more reliablely by combining rock physics experiment and dipole sonic log data with 4D multicomponent seismic monitoring. 相似文献
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CO2地质封存是控制全球CO2净排放量的有效手段.自然界存在大量基性、超基性岩石的碳酸盐风化作用, 与CO2反应生成稳定的碳酸盐矿物.影响基性、超基性岩石与CO2反应速率的因素有温度、压力、pH值、流体流动速率以及与矿物接触的表面积等.矿物在反应过程中放热可以使碳酸盐化体系进入自我加热的良性循环, 同时控制流体的流动速率可以保持最佳温度并使反应速率最大化.蛇绿岩中的橄榄岩、大陆玄武岩和深海玄武岩在地球表层广泛分布, 可贮存大量CO2.目前研究表明此方法在技术上可行, 经济成本上有优势.因此, 基性、超基性岩石具有封存CO2的巨大潜力, 可以作为地质封存CO2的新途径. 相似文献
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实施CO2的地质储存是目前公认的减缓全球变暖的有效途径之一.潜在的储存场所包括衰竭的油气藏、深部不可开采煤层及深部咸水层.其中, 深部咸水层储存潜力最大.在发挥作用的诸多机理中, 溶解埋存具有埋存量大、作用时间较长以及安全性高的特点.在评价深部咸水含水层CO2溶解储存潜力时, 溶解度是一个关键参数.提出了测定咸水含水层地层水CO2溶解度的方法, 并将其实际应用于鄂尔多斯盆地山西组地层水.鄂尔多斯盆地是我国重要的能源基地, CO2排放量大, 排放浓度高.采集了野外实地水样, 进行了化学成分分析, 并人工合成该水样; 测定了40~80 ℃、8~12 MPa条件下CO2在该水样中的溶解度, 其结果可为评价鄂尔多斯盆地深部咸水含水层埋存能力提供依据. 相似文献
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目前约25%化石燃料来源的CO2被海洋吸收,缓解了人类活动对气候变化的影响。海洋通过多个概念的碳泵将大气中的CO2输送到深海。深海高压和低温的特点有利于CO2溶解,目前已经储存了相当于大气含量50倍的无机碳,另外,深海沉积物中还储存有大量甲烷水合物。认识深海中的碳循环过程,对于保护海洋固碳能力、开发固碳潜力有重要意义。总结了国内外在海洋碳库、碳输送研究方面的进展,重点讨论了深海C元素转化循环的过程以及高压对生命活动的影响。微生物驱动了深海碳循环,大部分浮游植物所包含的有机碳在沉降过程中被微生物矿化成CO2以及转化为难降解的有机碳,使深海成为巨大的、长周转时间的有机碳库; 高压能提高古菌甲烷厌氧氧化的活性,提升屏蔽海底甲烷释放的能力,同时,高压下氧化甲烷的过程中不仅产生碳酸氢盐,还产生可支持异养生物的乙酸,因此,全球甲烷厌氧氧化的通量可能被低估; 高压下细胞代谢额外产生的氨,可作为氨氧化古菌固定无机碳的潜在能量来源。总之,研究现在以及未来的人类活动对深海碳循环过程的影响以及环境效应,评估应用深海作为地球工程技术平台封存CO2的可能性,都迫切需要加深对碳循环在内的深海元素循环的认识。 相似文献
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为了实现IPCC 提出的控温1.5℃的目标，矿物封存因其具有长期稳定性和安全性的特点而成为研究热点，文章选取富镁尾矿作为封存原料进行研究。该尾矿为盐湖钾盐生产废弃物，由于无法利用，一直困扰当地产业。将其利用为封存二氧化碳的原料，可实现以废治废。文章通过实验研究不同反应温度（0、20、50、80℃） 下二氧化碳吸收和碳酸盐沉淀两个核心过程，探讨二氧化碳在MgCl2-NH3-H2O 体系中的反应路径和速率，发现二氧化碳在气—液界面的动力学反应速率常数
是限制CO2传质的重要因素，对温度和反应速率常数进行建模发现两者关系为： kapp=1.4857×105 exp(-1974/T) 。另外，通过对比不同温度下的二氧化碳吸收率和碳沉淀速率，提出最佳的实验温度条件，为富镁尾矿规模化封存二氧化碳提供参考。 相似文献
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二氧化碳地质封存是实现减排增汇的重要技术选择,能够将CO2长期、安全地封存在地下岩层中。常规的CO2封存地质体包括地下深部咸水层和枯竭油气藏,玄武岩是近年来逐渐受关注的新一类CO2封存地质体,进一步丰富和拓展了CO2地质封存的技术手段和碳汇潜力。封存潜力评估是CO2地质封存技术发展的重要基础工作之一,文章系统梳理国内外玄武岩矿化封存潜力的评价方法,对比分析各类方法的原理机制和应用情景,并以冰岛活动裂谷带玄武岩为例应用、对比各类方法。研究认为目前玄武岩矿化封存潜力评估方法一般包括三类：(1)单位矿化法：基于玄武岩单位体积或单位反应面积的固碳量开展潜力评估;(2)矿物置换法：基于玄武岩中可固碳矿物的总量开展封存潜力评估;(3)孔隙充填法：基于CO2矿化后产生次生矿物所占岩石孔隙体积比例的上限值开展封存潜力评估。单位矿化法的评估数据需进行系统的实验分析,增加了潜力评估的难度。当玄武岩储层孔隙度较大、可固碳矿物含量相对较小时,矿物置换法较为合适;反之,孔隙充填法更... 相似文献
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CO2地下埋存是一项缓解全球气候变暖的措施.采用沉积地质学的研究方法, 首次对松辽盆地南部长岭凹陷的保康沉积体系沿水流方向进行连井剖面分析, 结合室内显微镜薄片鉴定和岩心观察等手段, 对保康体系的沉积相类型及其时空分布规律、储盖层沉积特征、水文地质及构造特征等进行了研究.结果表明, 研究区青山口组-嫩江组是CO2地下埋存的良好储盖组合, 同时计算研究区CO2埋存量为7.43×109 t, 大约相当于2002年中国CO2排放量的2倍、2009年中国的全年排放量. 相似文献
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深部煤层CO2地质封存与CH4强化开采(CO2–ECBM)技术在提高煤层气采收率的同时可实现碳减排,具有能源和环境双重效益。超临界CO2(ScCO2)、水和煤层顶板之间的地球化学反应可改变其物理力学性质,增加CO2泄漏的风险。以沁水盆地胡底煤矿3号煤层顶板岩石为研究对象,开展“ScCO2–水–岩”地球化学反应模拟实验,探讨CO2煤层封存条件下ScCO2–水–顶板岩样地球化学反应过程及其对岩石纵波速度和力学性质的影响。结果表明:ScCO2–水–岩之间化学溶蚀反应造成岩样Ca、Mg元素显著降低,促使岩样表面形成孤立状溶蚀孔,并随着反应时间的持续,进而形成大量的“溶蚀坑”和“溶蚀缝”;增加了岩样结构不连续性,使得声波传播路径增大、能量损失加剧,导致纵波波速降低;ScCO2–水–岩反应后岩样的峰值强度和弹性模量降低,泊松比升高,且三者之间的变化率与反应时间之间呈现Logistic函数的变化关系。对于胡底煤矿而言,ScCO2–水–岩反应过程中顶板力学性质的弱化不足以造成盖层的破裂和CO2泄漏,但在评价煤层CO2封存安全性时,还应考虑煤层吸附膨胀应力对顶板的影响。 相似文献
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玄武岩封存CO2为碳捕集与封存（CCS）提供了一种新的具有潜在意义的选择。当今世界上已有三个示范工程案例,即日本Nagaoka、美国Wallula和冰岛Carbfix,这些实例初步证实了CO2玄武岩封存的技术和经济可行性。玄武岩封存CO2相关技术研究进展包括:（1）Carbfix项目采用水溶液替代胺溶剂来捕集烟气中的CO2气体,以便同时对CO2和其他可溶于水的气体进行捕获,而在排放点源只需简单加装水洗塔等设备作为气体分离装置;（2）冰岛提出了适用于CO2饱和溶液注入与封存的Carbfix方法,设计出能分别注入气体和水溶液的专用系统;（3）Carbfix在注入与封存CO2过程中首次采用示踪元素监测方法,并通过质量平衡方法定量估算注入CO2发生碳酸盐化的百分比,发现往玄武岩里注入CO2不到2年就有95%被完全矿化。今后仍需进一步研究的技术问题包括:（1）CO2饱和溶液与超临界CO2两种注入形式如何选择;（2）能否用海水替代淡水溶解CO2;（3）如何提高地球化学模拟的准确性;（4）如何降低碳捕集、分离和运输环节成本。相关探讨对我国利用基性超基性岩进行CO2封存具有一定借鉴意义。 相似文献
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鄂尔多斯盆地JX井延长组砂岩固碳潜力分析 总被引：1，自引：1，他引：0
神华集团在我国CO2地下埋藏的潜在目标区(鄂尔多斯盆地)实施的CO2注入工程仍存在有关其注入层之上泥岩盖层安全性方面的争议.通过对与神华集团CO2注入井相邻且钻遇地层系统、岩石组合一致的JX井三叠系延长组(位于注入层之上)的研究预测一旦CO2透过盖层后的再续固碳能力.研究层位岩屑样品类型主要为长石砂岩和岩屑长石砂岩,其次为岩屑砂岩和岩屑石英砂岩;其物源区岩石类型主要为长英质火山岩、其次为中性火山岩及少量富含石英的沉积岩,具中性斜长岩成分特征;其上段(466~534 m)及下段(666~958 m)砂岩母岩受到弱-中等化学蚀变,并可能经历了再旋回过程;中段(534~666 m)砂岩母岩未受化学蚀变影响,并可能为第一次旋回沉积物.作为潜在的CO2再续固碳场所,延长组砂岩具有实现CO2矿物圈闭的物质条件及形成片钠铝石、方解石、铁白云石和菱铁矿等固碳矿物的潜力. 相似文献
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CO2环境影响监测技术作为碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)体系的重要组成部分,贯穿整个储存过程,决定着CCUS工程的成败,对CCUS工程的有效性、持续性、安全性及碳减排效果的评估发挥着举足轻重的作用。为确保碳封存项目安全可靠运行,需要对环境影响、地层响应和CO2地下运移等多个监测指标开展全流程测量和监控。不同监测阶段、不同监测指标下CO2环境影响监测的重点会有所不同,相应的监测技术组合也略有差别。围绕地质封存中CO2泄漏监测及泄漏源监测识别问题,系统剖析了CO2环境影响监测技术的特点和应用场景,阐述了不同监测阶段、不同监测指标下CO2环境影响监测技术方法的研究进展,总结了不同泄漏情景下CO2环境影响监测技术方法的选择及其在实际应用中面临的问题,认为实时连续的监测设备研发、“大气-地表-地下”立体化快速监测技术体系以及长期有效的CO2监测管理系统构建将是CO2环境影响监测技术的发展方向。可为未来开展百万吨级碳封存工程的环境影响监测提供参考和借鉴。 相似文献
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碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,CCS)技术作为缓解全球气候变暖、减少CO2排放的有效路径之一,其潜力评估至关重要。目前CCS技术主要包括CO2强化石油(天然气)开采封存技术、CO2驱替煤层气封存技术以及咸水层CO2封存技术3类。各类封存技术利用了不同的封存机制,其潜力评估方法也略有差别。油气藏封存和咸水层封存主要利用了构造圈闭储存、束缚空间储存、溶解储存、矿化储存等封存机制,煤层气封存主要利用了吸附封存机制。国内外学者和机构针对各类封存技术提出了相应的计算方法,依据其计算原理可归纳为4类: 物质平衡封存量计算法、有效容积封存量计算法、溶解机制封存量计算法以及考虑多种捕获机制的综合封存量计算法。通过对各类经典方法及其计算原理进行综述,剖析潜力封存量计算方法的内涵原理和应用场景,分析了CO2地质封存潜力评价方法在实际应用中面临的问题,有助于提升我国的CCS潜力评价质量。 相似文献
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Huang Sijing Li Xiaoning Wu Wenhui Zhang Meng Hu Zuowei Liu Sibing Huang Keke Zhong Yijiang 《地球科学进展》2015,30(11):1185-1197
Carbon isotopic composition of marine carbonates is a record for various important geological events in the process of earth development and evolution. The carbonates of Carboniferous, Permian and Triassic, as the transition from Paleozoic to Mesozoic-Cenozoic have very high 13C value. Taking this as the main point, and combined with the oxygen, strontium isotopic composition in carbonates, distribution of carbonate basin area through geologic time, the correlation of carbon isotopic composition of marine carbonates to sea level change, organic carbon burial flux, exchange of CO2 content in atmosphere and ocean, and long cycle evolution of the earth ecosystems were approached. The results are shown as follows: ①The interval of 13C >3‰ during Phanerozoic was concentrated in Carboniferous, Permian and the beginning of Triassic, but the beginning of Triassic was characterized by higher frequency and larger fluctuations in 13C value during a short time, whereas the Carboniferous-Permian presented a continuously stable high 13C value, indicating a larger amount of organic carbon accumulation in this time interval. Relatively high 18O values during this time was also observed, showing a long time of glaciations and cold climate, which suggest a connection among rapid organic carbon burial, cold climate, as well as pCO2 and pO2 states of atmosphere. ②The over consumption of atmosphere CO2 by green plants during the time with high 13C of seawater forced CO2 being transferred from ocean to atmosphere for the balance, but the decrease in the seawater amount and water column pressure caused by the global cooling could weaken dissolution capacity of CO2 in seawater and carbon storage of marine carbonates, and also reduce the carbonate sedimentary rate and decrease the carbonate basin area globally from Devonian to Carboniferous and Permian. During the middle-late Permian carbonate was widely replaced by siliceous sediments even though in shallow carbonate platform, which resulted in the decrease of marine invertebrates, suggesting the Permian chert event should be global. ③The Phanerozoic 87Sr/86Sr trend of seawater showed a sharp fall in Permian and drop to a minimum at the end of the Permian, indicting input of strontium from the submarine hydrothermal systems (mantle flux). Such process should accompany with a supplement of CO2 from deep earth to atmosphere and ocean system, but the process associated with widespread volcanism and rises of earth’s surface temperature pricked up the mass extinction during the time of end Permian. ④Cold climate and increase of continental icecap volume, the amalgamation of northern Africa and Laurentia continentals were the main reasons responsible for the sea level drop, but the water consumption result from the significantly increased accumulation of organic carbon should also be one of the reasons for the sea level drop on the order of tens of meters. ⑤The mass extinction at the end Permian was an inevitable event in the process of earth system adjustment. It was difficult for marine invertebrates to survive because of the continuously rapid burial of organic carbon, and of the decrease of sea water amount and its dissolution ability to CO2. At last, at the end of Paleozoic, the supplement of CO2 to atmosphere and ocean by widely magma activities resulted in a high temperature of earth surface and intensified mass extinction. 相似文献
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Nie Hongtao Wang Rui Zhao Wei Luo Xiaofan Qi Di Lu Youyu Zhang Yuanhui Wei Hao 《地球科学进展》2017,32(10):1084-1092
Challenged by the enormous pressure to reduce the global carbon emission, it is expected that the Arctic Ocean could absorb additional atmospheric CO2 with the retreating of sea-ice. The Chukchi Sea and adjacent waters, characterized by the highest carbon fixation in the global ocean and large carbon flux into the deep-ocean for sequestration, make substantial contributions to carbon cycling in the entire Arctic Ocean. Understanding the response mechanism of carbon cycling in this region to the rapidly changing environment is the foundation for the prediction of carbon sink in the Arctic Ocean. However, the response of carbon absorption and storage to climate change is still controversial, and the main controlling factors of the carbon cycle process remain unclear.Thus, to establish high-resolution coupled ocean-ice-carbon models can explore the influence of sea ice retreat on atmospheric CO2 and the vertical sinking carbon fluxes in Chukchi Sea, estimate the effectiveness of growing inflow and slope upwelling on carbon sink/source patterns, discuss the response of deep-ocean carbon sequestration to the changing environment, and evaluate the effectiveness of continental shelf pump in the Chukchi Sea as well as its role in the global carbon sink. Based on the challenge for the research of the Chukchi Sea carbon cycle research with rapidly changing climate, the basic ideas of establishing Arctic Ocean carbon cycling model as well as its key scientific issues to be resolved were proposed. 相似文献
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深部煤层CO2地质封存是助力“碳达峰碳中和”战略的重要途径,煤层含水性对以CO2吸附封存为主的深部煤层CO2地质封存能力影响显著。以无烟煤为例,开展了45℃下干燥、平衡水、饱和水煤样高压CO2等温吸附实验,校正了饱和水煤样过剩吸附曲线,利用改进的D-R吸附模型拟合得到三者吸附能力与吸附热,对比了不同含水条件下CO2绝对吸附曲线,阐释了饱和水增强无烟煤吸附能力的微观作用机理。结果表明:(1)干燥、平衡水、饱和水煤样CO2吸附能力分别为56.72、45.19和48.36 cm3/g,吸附热分别为29.42、26.23和27.24 kJ/mol。(2) CO2密度小于0.16 g/cm3(6.48 MPa)时,无烟煤CO2绝对吸附量大小顺序为干燥煤样、饱和水煤样和平衡水煤样,而CO2进入超临界状态后,顺序变为饱和水煤样、干燥煤样和平衡水煤样。(3)水分子优先占据高能吸附位是平衡水煤样吸附能力减弱的主要原因,而煤?水体系与CO2相互作用强于CO2与H2O竞争吸附下的煤?CO2相互作用是饱和水煤样在CO2超临界阶段吸附能力高于干燥煤样的根本原因。(4)吸附封存是煤层CO2地质封存的主要形式,深部煤储层条件下,煤层饱和水对超临界CO2增储作用更为明显,高压注水是提高深部煤层CO2地质封存潜力,改善煤储层渗透性的有效手段。 相似文献