二氧化碳地质储存技术支撑环境保护和能源资源保障

　　18 世纪中叶工业革命以来，因人类活动影响，全球气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化，进入21世纪，全球气候变化的趋势还在加剧。由气候变化导致的气温增高、极端天气和气候事件频发等问题日益凸显。

　　准噶尔盆地，位于新疆北部的阿尔泰山和天山之间，是我国第二大内陆盆地。与我国中西部其他盆地类似，准噶尔盆地工业发展以煤电、重化工产业为主，“生态环境保护”的发展需求与“高投入、高消耗、高污染和低产出、低效益、低品质”传统发展方式的矛盾依然突出。2012 年12 月11 日，经新疆维吾尔自治区人民政府批准，《新疆准东经济技术开发区总体规划》颁布实施，确立了准东经济技术开发区的定位和发展目标：成为世界级煤炭、煤电、煤化工为重点的煤炭资源综合利用产业聚集区，成为国家战略型能源开发综合改革试验区，成为国家西部地区能效经济发展示范区，成为国家级资源型地区绿色发展先导试验区，成为天山北部工业生态文明发展示范区。

　　在保证社会经济和人民生活水平提高的同时，落实绿色、生态文明发展的要求，必须探索应用新的产业技术。二氧化碳地质储存与资源化利用技术是一项既能减少二氧化碳排放，又能提高能源资源利用率的有效技术，受到国内外的普遍关注。该技术是指将二氧化碳注入地下，利用地下矿物或地质条件，生成或者强化有利用价值的产品，同时将部分二氧化碳存在地质体中以减少二氧化碳排放。二氧化碳地质储存与驱油、驱气、驱热结合，可提高石油、天然气、煤层气、地热等能源采收效率；与驱替高含钾、锂的卤水结合，可提高钾、锂等稀缺矿产资源保障能力，又能在一定程度上控制气候变化等环境问题。另外，在砂岩型铀矿中使用二氧化碳加氧气进行地浸采铀具有低成本、低污染和高产出的技术优势，对解决我国铀能源保障问题具有重要意义。

　　近年来，地调局水环中心依托地质调查工作，对新疆维吾尔自治区境内的准噶尔盆地实施二氧化碳提高石油、天然气、煤层气采收率和强化深部咸水开采等技术开展了深入研究评价，为类似盆地实现环境保护和提高能源资源保障能力的双赢探索了新思路。

　　二氧化碳提高石油采收率技术是将二氧化碳注入油藏中，利用其与原油间的物理、化学、水力学作用，实现石油增采和二氧化碳封存的工业过程。该技术已被证明是众多三次采油技术中最为有效的技术之一，未随原油排除的二氧化碳将被永久封存到油藏中。准噶尔盆地受多期构造运动影响，油气藏具叠合盆地典型的“多源、多期、多机制、多类型”成藏特征。2009 年以来，中石油新疆油田开展了准噶尔盆地二氧化碳驱油、埋存潜力评价及先导试验可行性研究，在基础研究、野外技术示范等方面取得大量实践经验。2013 年6 月，新疆油田工程技术公司在塔里木盆地的塔河油田实施了深度超过6000 米的超深井二氧化碳提高石油采收率储存作业，创造了该技术领域国内多项纪录。二氧化碳提高石油采收率技术可将二氧化碳注入现有油井中埋存，减少碳排放，在适宜条件下还可以增加原油产量，一举两得。据国土资源部新一轮全国油气评价成果显示，准噶尔盆地石油地质资源量40.72 亿吨〜80.75 亿吨。按新疆油田典型区块平均提高石油采收率10.88％计算，可增采石油4.43 亿吨〜8.79 亿吨，储存二氧化碳8.28 亿吨〜16.41 亿吨。在众多二氧化碳地质储存技术中，因二氧化碳提高石油采收率技术经济效益显著，在该地区具有很好的应用前景。

　　二氧化碳提高天然气采收率技术指注入高压二氧化碳到即将枯竭的气藏恢复地层压力，由于重力分异作用二氧化碳会向下运移，促使天然气向顶部运移并稳定地产出，从而将自然衰竭无法开采的天然气驱替出来提高天然气的采收率，同时将大量二氧化碳封存于气藏地质结构中来实现二氧化碳减排，并且有效避免了坍塌沉淀和水侵等现象的发生。准噶尔盆地陆梁隆起、中央坳陷和山前断褶带天然气田内天然气地质储存约1625.77 亿立方米，可储存二氧化碳约1.56 亿吨。

　　二氧化碳提高煤层气采收率技术是指将二氧化碳注入深部不可开采煤层中封存起来，同时将煤层中的煤层气驱替出来加以利用的过程。该过程不仅储存了二氧化碳，实现了温室气体减排，同时开采了煤层气这种优质能源，具有双赢效果。据国土资源部新一轮全国油气评价成果显示，准噶尔盆地2000 米以浅区煤层气主要分布在侏罗系八道湾组和西山窑组，地质资源量为38698.37 亿立方米，可储存二氧化碳约15.97 亿吨。

　　二氧化碳强化深部咸水开采技术是指将二氧化碳注入深部咸水层或卤水层，驱替高附加值液体矿产资源（如锂盐、钾盐、溴素等）或深部咸水资源，加以综合开发和利用，同时实现二氧化碳长期储存的过程。该技术是传统的二氧化碳深部咸水层储存与地面咸卤水处理技术的组合。但与传统的储存相比，该技术因抽采深部地下水，一方面可增加二氧化碳储量、降低大规模二氧化碳储存风险，另一方面，抽采的咸卤水经过处理，可用于解决工农业用水困难，甚至可以获得高附加值的钾、锂、溴素等矿产资源。由于受历史发展条件制约，新疆境内的准噶尔盆地工业发展仍以高二氧化碳排放、高耗水的煤电、重化工产业为主。以中石化“十三五”期间在新疆准东综合示范区规划建设的每年300亿立方米煤制天然气项目为例，据测算，项目投产后年消耗水量将达1.75亿吨，产生二氧化碳1.2 亿吨。然而，项目所在地准东地区水资源匮乏，计划采用“引额济乌”工程“500”水库东延管线供水。油气勘探表明，准噶尔盆地深层砂岩地层中赋存深层地下水。据测算，盆地内深部咸水层二氧化碳地质储存量可达177.59 亿吨。

　　二氧化碳地质储存与资源化利用是一项可使二氧化碳由“上天为害”变为“入地为宝”的新技术，具有良好应用前景。但是，我们必须清醒地认识到，科学技术的应用具有两面性。在利用二氧化碳地质储存技术为我们带来经济环境效益的同时，也需要全面评估该技术可能产生的环境影响和安全风险，以便我们能够用更科学的技术要求来规范工程的实施，减少甚至避免产生不良影响。