所有碳捕獲和儲存項目的總體目標都是相同的：將二氧化碳(CO 2)永久儲存在地下，以防止其排放到大氣中。
其中一種方法是將二氧化碳注入一個 蓋有大蓋子的儲層空間——大蓋子是一種不透水的蓋層，可以將氣體固定在原地，阻止任何向上流動的氣體。這是石油勘探人員幾十年來在尋找石油圈閉時所依賴的模型，它對石油和二氧化碳都適用。但根據(jù)德克薩斯大學奧斯汀分校經(jīng)濟地質(zhì)局領(lǐng)導的研究，被數(shù)百個小蓋子覆蓋的地下儲層——統(tǒng)稱為“復合限制系統(tǒng)”——可能是長期封存碳的更好選擇。
這對碳儲存行業(yè)來說是個好消息。這種分布式系統(tǒng)在包括德克薩斯州墨西哥灣沿岸在內(nèi)的一系列地質(zhì)環(huán)境中很常見。
“在美國最大的排放集中區(qū)下方，我們擁有令人難以置信的水庫，但區(qū)域性封蓋卻很少。相反，我們擁有的是大量不連續(xù)的垂直流動障礙，”德克薩斯大學杰克遜分校地球科學學院墨西哥灣沿岸碳中心的研究副教授亞歷克斯·邦普 (Alex Bump) 說。“這項研究的動機非常本地化，但應用卻是全球性的。”
許多從事碳儲存工作的人都從事石油和天然氣行業(yè)，包括 Bump。這兩個行業(yè)在儲層地質(zhì)學和流體動力學方面擁有相似的知識基礎(chǔ)。然而，據(jù) Bump 稱，這也導致了一些關(guān)于最佳碳儲存方案的假設(shè)，即已被證實為石油圈閉的同類蓋層封閉儲層也應該是儲存碳的首選地點。
Bump 認為，碳氫化合物的生產(chǎn)和碳儲存之間存在著關(guān)鍵的差異，這值得我們重新思考這些傳承下來的概念。
“在石油領(lǐng)域，生產(chǎn)的目標傾向于大容量、集中、移動的聚集，因此我們探索大型圈閉和具有不透水封層的高滲透性儲層，”Bump說。
Bump 表示，同樣的模型也適用于碳儲存，但使其適用于石油生產(chǎn)的因素也使其在儲存中存在風險。例如，如果密封出現(xiàn)泄漏(例如不當退役的油井)，那么大量濃縮的二氧化碳可能 會泄漏出來。相比之下，復合封閉系統(tǒng)的多重屏障不僅有助于防止逃逸，而且還有助于將二氧化碳羽流擴散到 儲層中的可用孔隙空間。這樣一來，它們就有效地固定了二氧化碳。即使可能有逃逸路徑，也幾乎沒有或根本沒有移動的二氧化碳來 為其提供補給。
Bump 比較了蓋層巖和復合方法在用桶和一堆毛巾堵漏水方面的差異。兩者都能起到作用。但毛巾不會有水溢出的風險。毛巾只是把水吸干而已。
在《國際溫室氣體控制雜志》上發(fā)表的一篇論文中 ， Bump 和墨西哥灣沿岸碳中心的同事 Hailun Ni 和 Sahar Bakhshian 通過提供來自實驗模型、數(shù)值模擬和實際儲層的數(shù)據(jù)，論證了復合限制系統(tǒng)用于二氧化碳儲存的可行性。 他們的實驗和數(shù)值模型表明，屏障的長度和頻率是影響限制系統(tǒng)有效性的兩個最重要因素。他們還發(fā)現(xiàn)，屏障不必特別堅固即可有效。即使地質(zhì)層之間顆粒尺寸的微小減小也足以改變上升的二氧化碳羽流的路徑—— 有助于將氣體橫向擴散到整個儲層，而幾乎不會向地表遷移。
巴普表示，下一步計劃是宣傳用于碳儲存的復合封閉系統(tǒng)。他目前正在制定最佳實踐指南，以尋找和批準此類二氧化碳儲存庫 。
“這實際上是在創(chuàng)建一本用戶手冊，”Bump 說。“我們正在研究如何采納一個好主意并加以應用。墨西哥灣沿岸已經(jīng)有商業(yè)項目在推進這一項目。我們希望使其成為全球碳儲存工具包的標準組成部分。”
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