查看更多>>摘要：地质封存CO2 作为理想的减碳技术,有望成为缓解温室效应的重要手段,因此量化评估深部煤层CO2 地质封存潜力与研究超临界CO2 与深部煤岩之间相互作用成为了"双碳"背景下的研究热点.以焦作矿区九里山煤样为试验研究对象,分析了深部煤层超临界CO2 吸附与封存机理,分别开展了35和 45℃下煤样的CO2 等温吸附试验,解释并校正了CO2 吸附等温线高压异常下拐现象,得到了不同温度下煤样的CO2 实际吸附量.提出了一种新方法计算CO2 地质封存量,能够校正吸附相体积造成的封存量计算误差,并能精确评估不同埋深煤层CO2 理论和有效封存量.研究结果表明:①当高压吸附饱和时,煤样表面所有的吸附位被完全占据,此时吸附相体积和密度不再发生改变,吸附量应趋于稳定,但实验室测得的吸附量却在高压饱和阶段随压力增大而减小,这并不符合Lang-muir吸附原理,因此必须对实验室测试的吸附等温线进行校正,才能应用于深部煤层CO2 封存量评估;②煤中CO2 封存量主要由吸附和游离封存量组成,吸附封存量需要采用吸附相密度和Gibbs吸附量进行反算,游离封存量则需要掌握煤中游离相占据的孔隙体积,它只能根据煤中孔隙总体积减去吸附相体积进行计算,因此,吸附相是精确评估吸附和游离封存量的决定性因素;③采用修正的煤层CO2 地质封存量化方法,以焦作修武研究区 800～2000 m深部煤层为例,得出其单位质量煤中CO2 理论封存量为 1.52～2.16 mmol/g,CO2 有效封存总量为 11.19×109 m3,换算为封存总质量为21.97 Mt.本研究案例不仅校正了吸附试验数据的物质平衡错误,而且考虑了吸附相占据孔隙空间对游离封存量的影响,这对深部煤层CO2 地质封存量精准评估具有重要的应用意义.
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