發表在《地球科學》(Geosciences)上的一篇新論文探討了將含鹽地下蓄水層和枯竭氣田作為二氧化碳封存場所的不同之處。
自 1996 年以來,科學家們一直在探索將捕獲的二氧化碳封存在地下深層含鹽蓄水層中,以應對氣候變化。
現在,曾經用于開采天然氣的枯竭氣田也被考慮用于大規模二氧化碳封存項目。雖然兩者都提供了潛在的解決方案,但它們之間存在著關鍵的差異。
一個主要區別在于可用信息不同。在碳氫化合物勘探和生產過程中,對枯竭氣田進行了廣泛研究。
這使人們對儲層巖石、其密封蓋巖、內部結構以及流體如何在其中流動有了更清晰的認識。而含鹽含水層則沒有得到如此深入的研究。
另一個區別是壓力。在開始注入二氧化碳之前,枯竭氣田的壓力往往低于其自然狀態。
這可能需要首先使用氣體形式的二氧化碳,而不是通常在鹽堿含水層中使用的密度較大的液體形式。不過,枯竭油田中的壓力差也可能允許更快的初始注入速度。
二氧化碳的截留方式也與眾不同。在含鹽含水層中,浮力起著關鍵作用。注入的二氧化碳由于重量較輕而上升,隨著時間的推移,部分會溶解在鹽水中。
而在枯竭氣田中,二氧化碳可能會形成一個下沉池,向下擠壓剩余的甲烷氣體,形成一個緩沖。
儲存能力是另一個因素。由于浮力和與鹽水之間的粘度差異,含鹽地下蓄水層容納二氧化碳的空間有限,導致儲存效率較低(約 2-20%)。
而枯竭氣田可以儲存更多的二氧化碳(高達 80%),因為現有的低壓甲烷很容易被置換出來。
化學反應也是一個令人擔憂的問題。含鹽含水層含水量高,二氧化碳與鹽礦物質發生反應形成水垢的風險較高。而在水量較少的枯竭氣田中,這種可能性較小。
泄漏風險也各不相同。枯竭氣田由于勘探和生產鉆井數量較多,潛在的泄漏點也較多。
此外,其壓力歷史和枯竭導致的巖石性質變化也會造成獨特的泄漏風險。
總之,盡管含鹽地下蓄水層和枯竭氣田的目標相同--永久封存二氧化碳以減少溫室氣體排放,但由于其固有的地質和運營特點,它們需要采用不同的方法。
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