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澳大利亚国家地质封存实验室简介
   来源:办公室    日期:2022年3月17日

为实现低排放经济,澳大利亚创建世界一流设施,专门建立了国家地质封存实验室(NGL)。NGL提供关键研究,开发创新型解决方案,将二氧化碳长期地下封存的风险和不确定性降至最低。中国地质调查局地学文献中心主办的《国外地质调查管理》2022年第7期刊发文章介绍了澳大利亚国家地质封存实验室相关情况。


    

国家地质封存实验室是澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)、西州立大学和科廷大学之间的一个合作项目,以西能源研究联盟(WAERA)为基础组建,并得到了西澳州矿山和石油部的支持。工业、创新、科学、研究和高等教育部(DIISR&T)通过政府教育投资基金提供4,840万美元,用于建设基础设施和采购实验室设备,以支持澳大利亚第一个CCS旗舰计划即西南枢纽计划以及其他国家和国际CCS项目。


    

国家地质封存实验室(NGL)是一个世界级的研发机构,旨在推进碳封存技术,该技术在实现澳大利亚低排放经济方面发挥着关键作用。目前,NGL的研究和教育基础设施正用于:


    

l 运输、注入与封存等问题提供创新的科学技术解决方案,这些问题目前阻碍了CCS在商业规模上的广泛应用;


    

l设计、测试和实施有效和高效监测碳封存以及封存安全性核验的技术,以提供关于CCS的整体风险管理;


    

l制定和验证公众宣传、沟通和风险分析战略,以获得公众支持和信任,并提供大学研究和培训计划,切实增强澳大利亚在碳封存科学和工程方面的能力。


    

一、场地筛选


    

碳封存过程的第一阶段是寻找合适的封存地点。确定合适场地的一些因素包括靠近排放源和地下适当的地质条件。研究过程的这一阶段通常包括筛选一些潜在的封存地点。这主要通过检查现有数据、地质图和横剖面来完成。


    

二、场地表征和评价


    

一旦筛选过程确定了最佳的潜在封存场地,就需要进行更详细的科学研究。必须确定的重要方面是:可以封存多少CO2(容量)、封存地层的安全程度(安全性)以及CO2注入到储集层的速率(注入能力)。


    

为了回答这些问题,研究人员对岩石和流体进行测量和实验,并建立封存场地的复杂计算机模型。数据和模型用于计算可能封存的CO2的容积并预测隔层、盖层或屏障将如何封存CO2。这一阶段的研究结束时,可以自信地确定一个场地是合适的,然后开始实际的封存场地设计。


    

三、封存场地及运输设计


    

本阶段的研究重点是确定所需注入井和监测井的数量,这些井需要在哪里钻井,以及该设计是否能够满足CO2的注入量和建议的注入速率。NGL对场地设计的大部分理解来自于小型试验,这些试验注入了10万吨左右的CO2,如澳大利亚维多利亚州的奥特韦CCS封存场地。


    

一项与关注地下地质工作平行的活动是关于如何将所捕获的CO2输运到封存场地的研究挑战。这取决于场地离排放源有多远,以及是否存在道路或铁路等现有基础设施。在商业运作上,CO2通常通过管道运输,但在中试规模评估期间可使用卡车运输。研究人员正在研究如何使CCS商业化的一个关键方法是找到更有效、更经济的处理和运输CO2的方法。


    

四、监测和核验


    

CO2注入之前、期间和之后进行监控,这是碳封存过程的关键组成部分,因为它表明注入的CO2可以安全可靠地长期封存。


    

在场地评估和设计阶段开发的注入期间和注入后CO2行为的计算机模拟,可与安装在井内的监测设备或地面方法(如地震成像)进行的实际观测进行比较。保险监测可包括测试封存场地周围的土壤、地下水和大气,以确认封存的CO2没有迁移到这些区域。


    

五、场地关闭


    

最终,碳封存场地将被关闭并退役。退役可能需要几年或更长时间,在现场被视为关闭之前,监测将继续进行。场地进入关闭后阶段,可以正式移交给承担任何相关责任的特定机构。


    

关闭后的监测将持续5至10年,甚至更长时间,具体取决于封存场地所在地的法律监管框架。进行持续监测是为了进一步确保CO2将被安全圈闭,但监测频率将低于现场运行之时。


    

所封存CO2的长期命运是,有些会逐渐溶解在岩石孔隙的盐水中,有些会与岩石反应形成新矿物,从而将其永久锁定在地下。


    

六、西澳大利亚州西南中心碳捕获与封存枢纽项目


    

西澳大利亚州西南中心碳捕获与封存枢纽项目是澳大利亚第一个CCS旗舰项目。该项目目前正在西澳州西南部进行,以研究该地区碳捕获与封存的地质潜力。


    

NGL是该项目的主要研究合作伙伴,负责提供专业知识和设备,以评估CO2封存区域的可行性。NGL通过以下方式为西南枢纽项目的研究做出了贡献:


    

l 使用NGL可控震源卡车对浅层地层中潜在隔层和密封层进行二维地震调查;


    

l 对Harvey-1井进行分析以表征:岩石性质分布,地球化学(流体和气体),地球物理学(场地特征和稳定性),断层密封;


    

l 场地建模和模拟。


    

(地学文献中心要闻第22期)


    

(情报研究室  贾凌霄)

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