特性描述 目标 将CO2从将近枯竭的天然气（13%CO2）气 K12-B近海气田，北 藏中分离出来；回注到深度为 4000 米的天 封存， 海 （ 荷 兰 ） 然气储层；CO2平均注入速率为30000Nm3/ CO2-EGR （Vander 2005） 天， CO2 利用量为 2 万吨 / 年；世界上首个 CO2回注项目 将电厂富氧燃烧捕集的 CO2 注入到将近枯 CO2-EGR Altmark气田，德国 竭的天然气气藏中 Budafa Szinfelleti ， 当 天 然 气 采 收 率为 67% 时， 开 始 注入 含 匈牙利（ Kubus 等， 80%的CO2和20%的CH4的混合气，现场实 CO2-EGR 2010） 验表明，可以将采收率提高11.6% 项目
超临界萃取
超临界CO2流体萃取是利用超临界流体的溶解能力与其密 度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影 响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的 物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子 量大小的成分依次萃取出来。 利用CO2处于超临界状态时具有很强的溶解能力而粘度又 很低的性质来萃取分离某些物质。
CO2利用
物理应用
化学应用 生物应用
利用难点
日常应用
致冷剂：CO2致冷速度快，操作性能良好，不会 浸湿、污染食品；用液体CO2作为原子反应堆的 冷却介质，比用氦更经济，且不受放射污染 饮料添加剂：二氧化碳可用作汽水、啤酒、可乐、 碳酸饮料等充气添加剂。 CO2保护焊：焊缝含氧量低，抗腐蚀能力强，可 用于多种材料的焊接。
我国EGR的现状
• 强化采气在技术上是可行的，且既有基础设施、丰富的地 质信息及实际操作经验提供了便利的条件。 • 我国气藏的强化采气技术CO2封存容量约为9.13亿吨 ~45.67亿吨，并可增采相当于0.85~2.54亿吨标准煤的天 然气。 • 由于我国天然气开发起步较晚，开采程度低，近期不会有 大量的枯竭气藏出现，预计2030年可应用在大规模的枯竭 气藏，2030以后才能发挥显著的减排贡献。 • 我国大规模实施该技术的主要障碍，目前主要是大规模气 田还没有进入枯竭时期，但存在小型枯竭气田可作为技术 研发的依托，需要政府提供研发资金的支持。
储层 条件
低孔、低渗特征 Φ为4%-6%， K<0.001md
双重孔隙(基质和割 低渗,Φ为8%-20%,K为0.1理系统),Φ为1%-5%，50md 中渗,Φ为20%-25,K为50K为0.5-5.0md
300md 高渗,Φ>25%,K>300md
CO2强化页岩气开采
CO2驱页岩气作为一种新 型的页岩气开采技术，以 超临界或液相CO2代替水 力压裂页岩，利用CO2吸 附页岩能力比CH4强的特 点，置换CH4，从而提高 页岩气产量和生产速率并 实现CO2地质封存.
CO2提高煤层气采收率
吸附机理 煤体表面对CO2的吸附能力>甲烷 封存同时替换甲烷，增加煤层气的产出率
CO2提高天然气采收率
技术原理
Ø 剩余天然气恢复压力法，将CO2注 入到即将枯竭的天然气藏恢复地 层压力； 地层条件下CO2处于超临界状态， 密度和粘度远大于甲烷，CO2注入 后向下运移到气藏底部，促使甲 烷向顶部运移将其驱替出来； 除了提高甲烷采收率还可以实现 CO2封存，同时还可以避免坍塌和 水侵现象。
CO2利用策略
选择CO2集中排放源，用于捕获或利用； 如果可能的话在利用现场或附近
使用CO2取代在现有化学过程中有毒的或 者效率不高的物质 在CO2转换和利用过程中尽量使用可再生 资源或废弃能源
CO2利用量
CO2总利用量有限，具体分配可能是： 40％用于 生产化学品 35％用于三次采油 10％用于制冷 10％用于保护焊接、养殖等 剩下 5％用于碳酸饮料制造
目前国内已能够利用该技术提纯一百多种生物的精素，尤 其是在生物制药领域和食品保健品等方面，已有工业装置 投入生产。
CO2强化采油
油气藏封存分为废弃油气层封存和现有油气层封存。国际 上有研究利用废弃油气层的可行性，但不被看好。主要原 因在于，目前对油气层的开采率只能达到30％～40％，随 着技术的进步，存在着将剩余的60％～70％的油气资源开 采出来的可能性。所以世界上尚不存在真正意义上的废弃 油气田。 而利用现有油气田封存二氧化碳被认为是主流方向，这项 技术被称为二氧化碳强化采油(CO2一EOR)技术，即将二 氧化碳注入油气层，起到驱油作用，既可以提高采收率， 又实现了碳封存，兼顾了经济效益和减排效益。这项技术 起步较早，最近10年发展很快，实际应用效果得到了肯定， 也是我国优先发展的技术方向。
Ø
Ø
EGR（Enhance Gas Recovery） 纵向示意图
CO2-EGR现场试验项目
• CO2强化采气技术处于技术示范的初期到中期水平，包括 荷兰的K12-B项目、德国的CLEAN项目和美国在Rio Vista 气田开展的注气项目。目前公布的试验结果较少，但一些 实验已初步证明应用该技术提高天然气采收率的同时可以 封存CO2
页岩气概念
页岩气
界 定
成因 类型
煤层气
天然气
浮力作用影响下，聚集 于储层顶部的天然气
有机质热演化成因，生 物成因，原油裂解成因
主要以吸附和游离 主要以吸附状态 状态聚集于泥/页 聚集于煤系地层 岩系中的天然气 中的天然气
有机质热演化成因，有机质热演化成 生物成因 因，生物成因
天然气 20%-85%为吸附， 85%以上为吸附， 各种圈闭的顶部高点， 赋存状 其余为游离和水溶 其余为游离和水 不考虑吸附影响因素 态 溶
第5讲 CO2的利用技术
CCUS
Carbon Capture Utilization and Storage，即碳捕集 利用与封存
CO2利用的目标
（1）使用二氧化碳环保的物理和化学处理，增加 这一过程的价值; （2）使用二氧化碳，以产生有用的化学物质和材 料，增加了产品的价值; （3）二氧化碳用作加工流体或作为能源回收以减 少排放; （4）使用二氧化碳回收，涉及可再生能源，以节 省资源的可持续发展。