1.2　地质封存与利用的主要技术

二氧化碳地质封存与利用主要包括二氧化碳强化石油开采（CO2-EOR）、二氧化碳驱替煤层气（CO2-ECBM）、二氧化碳强化天然气开采（CO2-EGR）、二氧化碳增强页岩气开采（CO2-ESGR）、二氧化碳增强地热系统（CO2-EGS）、二氧化碳铀矿浸出增采（CO2-EUL）、二氧化碳强化深部咸水开采（CO2-EWR）以及枯竭油气藏、煤层、咸水层内的单纯地质封存（图2）。

图2　二氧化碳地质封存与利用类型概念图

① 枯竭的油气藏、煤层、咸水层内部单纯封存

② CO2-ECBM（增产煤层气）

③ CO2-EOR/EGR/ESGR/EWR（强化油/气/深层咸水开采）

④ CO2-EUL（铀矿浸出增采）

⑤ CO2-EGS（增强地热系统）

二氧化碳强化石油开采技术是指将二氧化碳注入油藏，利用其与石油的物理化学作用，实现增产石油并封存二氧化碳的工业工程（图3）。强化采油技术是一项有望提高原油采收率，同时封存二氧化碳的三次采油技术。根据初步评价，中国强化采油的二氧化碳封存容量在20亿吨以上，可增采原油7亿吨以上。渤海湾、松辽、塔里木、鄂尔多斯、准噶尔等9个盆地是开展强化采油技术潜力最大的盆地。二氧化碳强化采油技术在国际上已经处于商业应用水平，在中国处于工业应用的初期到中期水平。

图3　胜利油田二氧化碳强化石油开采工程流程图

二氧化碳驱替煤层气技术是指将二氧化碳或者含二氧化碳的混合气体注入深部不可开采的煤层中，以实现二氧化碳长期封存，同时强化煤层气开采的工业过程（图4）。中国煤层气资源丰富，而目前采收率较低，开采周期长，成本较高。驱替煤层气技术是一项有望大幅提高煤层气采收率、缩短开采周期、降低开采成本的下一代二氧化碳捕集、利用与封存技术。根据初步评价，在中国煤层进行驱替煤层气可以直接减排容量为98.8亿吨，可生产煤层气13.47万亿立方米。驱替煤层气技术在国际上已经处于工业应用的初期水平，在中国处于技术示范的初期水平。

图4　中联煤泌水盆地二氧化碳驱替煤层气示范工程

二氧化碳强化天然气开采技术，是指注入二氧化碳到即将枯竭的天然气气藏底部，将因自然衰竭而无法开采的残存天然气驱替出来从而提高采收率，同时将二氧化碳封存于气藏地质结构中实现二氧化碳减排的过程。

二氧化碳铀矿浸出增采技术，是指将二氧化碳与溶浸液注入砂岩型铀矿层，通过抽注平衡维持溶浸流体在铀矿床中运移，并与含铀矿物选择性溶解，采出铀矿同时实现二氧化碳封存的过程（图5）。

图5　二氧化碳铀矿浸出增采技术原理图

二氧化碳增强页岩气开采技术是指利用二氧化碳代替水来压裂页岩，并利用二氧化碳吸附页岩能力比甲烷强的特点，置换甲烷，从而提高页岩气开采率，并实现二氧化碳封存的过程。

二氧化碳增强地热系统，是将二氧化碳注入深层热储，并通过生产井回采，以二氧化碳为工作介质的地热开采利用过程。

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）或深部水资源的开采，同时实现二氧化碳长期封存的一种过程。强化采水从产品类型分主要包括两类：①利用二氧化碳驱替高附加值液体矿产资源技术或二氧化碳驱替卤水技术；②利用二氧化碳驱替深部咸水并淡化利用技术或二氧化碳驱替咸水技术。

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC） 第五次评估报告（2014年）中强调了生物质能源技术和CCUS结合起来的新型CCUS技术（BECCS），包括生物质燃料发电、热电联产、造纸、乙醇生产、生物质制气等，将生产排放的二氧化碳利用CCUS技术消减掉。BECCS最大的特点是可以实现二氧化碳负排放，因为生物生长吸收二氧化碳，而CCUS技术又能把工业生产过程排放的二氧化碳储存在地下，从而实现了二氧化碳的净吸收（负排放）（图6）。

图6　生物质+CCUS技术原理图