科创中国

科学研究和技术服务业

本项目属于土木建筑工程、国土资源与利用、自然灾害监测预报学科技术领域。项目组自2004年以来，在16项国家基础研究、10项科技攻关和数十项重大工程项目等资助下，形成二氧化碳地质封存多相多场耦合分析理论与安全保障关键技术。本项目围绕二氧化碳地质封存中二氧化碳运移规律和地质封存体的安全保障关键技术难题，通过室内试验、理论研究、现场监测与数值分析等方法，开展二氧化碳运移规律、封存机理和封存体稳定性控制与监测技术的研究，建立考虑健康、安全和环境的二氧化碳封存场地适宜性评估模型，提出低孔、低渗储层二氧化碳地质封存的评价方法及其稳定性保障的新工艺与新技术。 创新性 1. 发展了岩石中二氧化碳多相多场耦合分析理论。首创钟罩式岩芯夹持器，研发了煤岩二氧化碳“吸附—渗流—反应”测试技术系统，揭示了二氧化碳地质封存过程中的“波动性”驱替机理，发现了二氧化碳运移过程中的“指进凹陷”规律。 2. 提出了二氧化碳地质封存容量评估和场地适宜性评价的“三精度”方法。研发了我国二氧化碳地质封存大数据软件平台，解决了二氧化碳地质封存场地容量评估和安全风险评价难题。 3. 开发了二氧化碳地质封存的安全保障关键技术。研制了高精度井下流体原位取样监测装置，实现了二氧化碳地质封存全生命周期安全监控；开发了多地层分类改造、多组同注、抽注协同一体化二氧化碳地质封存技术，首次实现了二氧化碳在低渗（mD级）咸水层的20t/h稳定注入，解决了低孔、低渗咸水层二氧化碳规模化地质封存的安全保障技术难题。 独占性（重点阐明技术上是否难以获取或复制） 盈利性 项目成果应用于全国30多个工程项目，项目分布在湖北、吉林、辽宁、内蒙古、山西、陕西、新疆、广东、重庆等省区。其中部分项目已产生显著的经济效益。 三年来新增利润2.8亿元以上，产生了显著的经济效益和社会效益，为规模化二氧化碳地质封存技术的安全运行提供了重要的科技支撑。 持续性 项目研究成果已获国家发明专利52件(其中授权发明专利39件)、软件著作权6项；参与编制科技部和环保部指南文件各1项、企业操作规程2项；出版专著6部；发表SCI/EI论文228篇（93篇SCI,其中2篇ESI全球学科领域百分位已进入5%行列），被SCI论文引用921次（他引688次）。 先进性 1. 研制的钟罩式岩芯夹持器较以往的欧美夹持器更易操作且更易于多物理场测试的集成；研发了煤岩二氧化碳“吸附—渗流—反应”测试技术，首次发现了二氧化碳运移过程中的“指进凹陷”规律，解决了二氧化碳可注入性评价和调控难题。 2. 本项目创立的“三精度”方法突破了国际上传统的“容积法”评价体系，研发了成套的评价技术，克服了困扰二氧化碳地质封存全生命周期的场地容量和数据丰度的难题。发展了新的 HSE 风险评价理论，大幅度提高了场地筛选精度。 3. 本项目通过多地层分类改造、多组同注、抽注协同一体化二氧化碳地质封存技术，国际上首次实现了低渗地层（<1mD）内单一垂直井 3 年注入 30 万吨二氧化碳的工程规模；首创了二氧化碳地质封存过程的高精度井下流体原位取样技术，实现了二氧化碳地质封存全生命周期安全监控。 4. 成果被国际能源署、亚洲开发银行、气候组织(The Climate Group)、自然资源保护理事会等国际机构所采用，也被我国科技部《二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)路线图》、中国地质调查局《二氧化碳地质储存潜力评价编图》、环保部《CCUS 环境风险评价技术指南》等采用。