基于深部煤炭地下气化的CO2地质封存潜力及研究进展

深部煤炭地下气化耦合CO₂封存(UCG-CCS)是实现煤炭清洁开发与碳减排的关键技术,在提高燃空腔利用率的同时,将CO2进行地质封存,具有注入性好、密闭性复杂、节约运输成本和埋存潜力巨大等特点,近年来成为CO2封存研究的热点。从机理研究、稳定性评价、封存效能及泄漏监测4个维度系统综述其研究进展:①深部煤炭地下气化燃空腔深度、温度有利于超临界CO2封存,燃空腔的高渗透性可保证CO2良好注入;气化残焦、灰渣和垮落的岩石具有吸附和矿化能力;与燃空腔内咸水层的长期相互作用有利于CO2溶解封存。②空腔密闭性与气化煤层厚度、气化面宽度、留存煤柱宽度、地层深度和地质构造等因素有关,通过气化炉结构综合设计确保密闭性;需控制CO2注入压力避免突破盖层压力;CO2地质封存长期运移依赖于长周期数值模拟及工程观测;注入井和生产井是CO2泄漏的重要途径。③地下气化燃空腔封存能力取决于燃空腔形貌、产气量和产气组分,目前亟需一种准确的煤炭地下气化燃空腔封存CO2封存能力评价模型。④泄漏监测是工程封存CO2必不可少的风险管控环节,CO₂封存需长期监测地表变形、井筒泄漏及污染物迁移,但面临地层非均质性、高温腐蚀、信号衰减等挑战,需构建多相渗流模型及环境可持续性指数评估体系保障安全。

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