“双碳”目标下煤炭开采扰动空间CO2地下封存途径与技术难题探索

作者：王双明; 申艳军; 孙强; 刘浪; 师庆民; 朱梦博; 张波; 崔世东

来源：煤炭学报, 2022, 47(01): 45-60.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.yg21.1872

• “双碳”目标
• 煤炭开采扰动空间
• CO2地下封存
• 地质盖层
• 扰动空间
• 封存途径

煤炭作为我国主体能源地位短期内难以改变，但煤炭工业发展面临着“碳达峰，碳中和”目标的新挑战，积极推动煤炭资源绿色开采与低碳利用，充分发挥煤炭安全供给的兜底作用，是保障国家能源安全的重大现实需求。而CO2排放是煤炭工业可持续发展面临的最大制约，探索大规模、低成本CO2封存技术是煤炭资源低碳化利用必须面对及破解的难题。在对煤层自然封存CO2和CO2气藏赋存地质条件研究基础上，探讨和展望利用煤炭开采、地下气化及原位热解等形成的扰动空间进行CO2地下封存的技术途径，并明确了实现CO2地下高效封存的必备条件：(1)煤层上部存在不受开采扰动影响的地质密闭层是实现煤矿扰动空间CO2封存的先决要求；(2)构建功能性充填空间是实现CO2地下封存的核心工作；(3)由功能性充填体围限的碎裂岩体、气化煤灰及热解半焦等封存载体物性特征是影响CO2封存量及封存效果的重要因素。据此，剖析了进行CO2地下封存亟待解决的技术难题：(1)实现CO2地下封存的地质条件及评价方法；(2)构建CO2封存空间的材料与工程技术；(3)煤炭开采、气化及热解扰动范围探测与CO2封存潜力评价；(4) CO2充注与封存效果监测及评估。在此基础上，针对煤炭开采、地下气化及原位热解过程中形成的扰动空间特点，分别提出了煤层采空区碎裂岩体、煤地下气化灰渣及碎裂岩体、煤原位热解半焦进行CO2地下封存的实现途径。

• 单位
  西安科技大学