南堡凹陷CO2在咸水层中的矿化封存机理

李海燕，高 阳，王万福，陈昌照，黄海龙

（1.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249； 2.中国石油安全环保技术研究院，北京 102206）

0 引言

目前，温室气体过度排放所产生的温室效应已经严重威胁整个生态系统，CO2减排已经成为全球急需解决的问题.在化石燃料还无法被新能源替代条件下，有效控制和削减CO2的排放量已成为一个亟待深入研究的课题[1-3］.当前，最有效的减排途径是大规模地捕集和储存CO2（Carbon Capture and Storage，简称CCS）[4］.其中，地下封存被认为是最有效和最具可行性的方式.CO2地质封存的场所主要有无开采价值的煤层、油气田和咸水层等[5］.根据国际能源署IEA（International Energy Agency）和联合国政府气候变化专门委员会IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）评价CO2封存量，其中以深部咸水层封存潜力最大，为400～10 000Gt[6］.咸水层适合用于碳封存：一是深部咸水层一般为含盐度较高的咸水层，不能作为水资源加以利用；二是咸水层圈闭构造发育更普遍；三是咸水层中存在适于CO2储存的大型圈闭构造.

注入后CO2相继发生4种封存机制[7］：构造封存、残余气封存、溶解封存和矿化封存.注入的CO2在浮力作用下向上运移，垂向上被盖层封堵，CO2以自由气的形式存储在构造圈闭中，而在吸吮过程中少部分以残余气的形式封存在岩石孔隙中[8］.随后发生溶解，溶解CO2的地层水在密度作用下向下运移，对流作用促进溶解，酸性的提高可能溶解一些基岩矿物，CO2与释放的金属离子生成稳定的碳酸盐，CO2被固化在矿物里.由于矿化过程中有新矿物产生，因此矿化封存是目前……