CO2地質(zhì)埋存類型與機理CO2地質(zhì)埋存類型與機理1CO2減排措施提高能源使用效率發(fā)展新能源與可再生能源捕獲和埋存CO2--CCUS 海洋埋存 地質(zhì)埋存CO2減排措施提高能源使用效率2CO2地質(zhì)埋存地下地質(zhì)巖層由顆粒(如石英)或礦石(如碳酸鈣)組成。在顆?；虻V石之間孔隙性空間充有流體(如水、油、氣)。開口的斷層和洞穴也會充滿流體。向浸透性巖層的孔隙性空間和斷層注入的CO2，能夠替代原有位置的流體，或者CO2可以溶解在流體中，或者與礦石顆粒發(fā)生反應(yīng)，或可能出現(xiàn)這些過程中某些組合。CO2地質(zhì)埋存地下地質(zhì)巖層由顆粒(如石英)或礦石(如碳酸鈣)3地質(zhì)埋存地質(zhì)埋存就是將CO2存放在地下地層的自然孔隙中自然界中CO2氣藏的存在證實了CO2可以在地下長時間存儲油氣田開發(fā)中積累了CO2埋存的技術(shù)經(jīng)驗利用CO2-EOR和ECBM可以獲得經(jīng)濟效益選址得當，可以在地下存儲大量CO2地質(zhì)埋存地質(zhì)埋存就是將CO2存放在地下地層的自然孔隙中4地質(zhì)埋存類型油藏氣藏深部鹽水層煤層地質(zhì)埋存類型油藏5CO2地質(zhì)埋存當CO2注入到一個氣貯藏庫時，會形成由天然氣和CO2組成的單一流體相。當CO2注入深鹽水層時，也許是一種流體相，或是一種超臨界的密相。CO2注入到油貯藏庫，也許是易混合的，也許是不易混合的，這取決于油的組成和系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)。當CO2注入到煤層時，發(fā)生的過程有氣體的吸附和解吸的問題，特別是對于先前在煤上吸附的甲烷，還有煤本身的膨脹或收縮問題。CO2地質(zhì)埋存當CO2注入到一個氣貯藏庫時，會形成由天然氣和6地質(zhì)封存能力地質(zhì)封存能力7CO2在油藏中的地質(zhì)埋存衰竭油藏—無附加值提高石油采收率 非混相驅(qū)—壓力較低的油藏，注入CO2使得原油膨脹和黏度降低來提高采收率 混相驅(qū)—地層壓力大于最小混相壓力，注入CO2與原油完全混合，提高采收率CO2在油藏中的地質(zhì)埋存衰竭油藏—無附加值8CO2強化采油CO2強化采油9CO2在氣藏中的地質(zhì)埋存衰竭氣藏埋存提高氣體采收率&埋存 大約80%的天然氣儲量可以通過一次采氣開采出來（天然氣的高壓縮性和低黏性） --處于研究階段CO2在氣藏中的地質(zhì)埋存衰竭氣藏埋存10CO2在氣藏中的地質(zhì)埋存CO2的密度和黏度比CH4大得多，CO2注入到天然氣藏底部，會起到向上驅(qū)替的作用，進而提高產(chǎn)氣量，同時封存CO2但CO2在氣藏中還有彌散、擴散和對流作用，使CO2混合到天然氣中，增加了天然氣中CO2的含量，進而增加天然氣分離的成本。CO2在氣藏中的地質(zhì)埋存CO2的密度和黏度比CH4大得多，C11EGR（EnhanceGasRecovery）縱向示意圖技術(shù)原理剩余天然氣恢復(fù)壓力法，將CO2注入到即將枯竭的天然氣藏恢復(fù)地層壓力；地層條件下CO2處于超臨界狀態(tài)，密度和粘度遠大于甲烷，CO2注入后向下運移到氣藏底部，促使甲烷向頂部運移將其驅(qū)替出來；除了提高甲烷采收率還可以實現(xiàn)CO2封存，同時還可以避免坍塌和水侵現(xiàn)象。EGR（EnhanceGasRecovery）技術(shù)原12國外研究現(xiàn)狀國外研究現(xiàn)狀13中國主要的含油氣盆地氣田可以儲存約304.83×108tCO2，相當于2002年全年CO2排放總量（36億噸）的9.2倍；其中已探明天然氣資源所對應(yīng)的CO2儲存容量為41.03×108t，相當于2002年全年CO2排放總量的1.2倍；由于我國天然氣工業(yè)起步晚，產(chǎn)量較低。一段時間內(nèi)我國還不會出現(xiàn)大規(guī)模氣田的枯竭，因此天然氣田近期不能用于大規(guī)模減排CO2。國內(nèi)研究現(xiàn)狀中國主要的含油氣盆地氣田可以儲存約304.83×108tCO14技術(shù)問題CO2與天然氣在氣藏中的混合；超臨界注入，垂直度。CO2注入時機；氣藏開發(fā)中后期實施。CO2注入速率；CO2注入速率高雖然能提高采氣量，但CO2突破也早，同時采出氣中CO2含量也高；如果注入速度太低，對提高采收率幾乎沒有意義。相變和焦耳-湯姆遜冷卻效應(yīng)；CO2和甲烷形成水合物、殘余水結(jié)冰及相應(yīng)的注入能力下降，地層中低溫條件下可能產(chǎn)生熱應(yīng)力變化，從而可能形成地層斷裂。技術(shù)問題15CO2在深部鹽水層中的地質(zhì)埋存二氧化碳在超臨界狀態(tài)下注入含水層中，實現(xiàn)封存。臨界點溫度和壓力分別是31.1℃和7.38MPa，二氧化碳以超臨界流體形式存在。超臨界二氧化碳密度類似于液體，但活動能力與氣體相似，也就是說，在超臨界狀態(tài)下，二氧化碳能大量儲存，而且能迅速運移擴散，充滿整個儲層空間。標準大氣壓條件下，二氧化碳是穩(wěn)定氣體，密度為1.872kg/m3。當二氧化碳是超臨界流體，密度為150kg/m3到超過800kg/m3。二氧化碳的密度取決于地溫系統(tǒng)。假設(shè)地表溫度為15℃，地溫梯度為30℃/km，二氧化碳的密度先隨深度增加迅速升高，然后基本保持恒定。CO2在深部鹽水層中的地質(zhì)埋存二氧化碳在超臨界狀態(tài)下注入含水165CO2地質(zhì)埋存類型與機理課件17CO2驅(qū)替煤層氣技術(shù)（CO2-ECBM）是指將CO2注入深部不可開采煤層中封存起來，以減少溫室氣體排放，同時將儲藏在煤層中的煤層氣置換出來的過程.在注CO2驅(qū)替煤層氣的過程中，煤層總壓力基本保持不變，隨注入的CO2分壓不斷增大，CH4的分壓則不斷降低；相應(yīng)注入的CO2不斷被煤層吸附，CH4相繼被CO2置換并被驅(qū)趕、滲流到生產(chǎn)井開采井段周圍，產(chǎn)出煤層氣CO2驅(qū)替煤層氣技術(shù)CO2驅(qū)替煤層氣技術(shù)（CO2-ECBM）是指將CO2注入深部18CO2地質(zhì)埋存機理 地質(zhì)封存過程中注入的CO2是通過物理和化學(xué)捕集機制的共同作用被有效地儲存于地質(zhì)介質(zhì)中的。地層封閉：空間信息、介質(zhì)信息，現(xiàn)場調(diào)查法水力封閉：物理作用溶解封閉：物理化學(xué)作用礦物封閉：化學(xué)作用CO2地質(zhì)埋存機理 地質(zhì)封存過程中注入的CO2是通過物理和19埋存機理結(jié)構(gòu)捕獲殘余捕獲溶解捕獲礦化捕獲

CO2溶解度CO2殘余飽和度相對滲透率曲線埋存機理CO2溶解度CO2殘余飽和度相對滲透率曲線20結(jié)構(gòu)捕獲structuretrapping結(jié)構(gòu)捕獲是指二氧化碳以超臨界狀態(tài)聚集在封蓋層下方；儲層構(gòu)造上方的頁巖和粘質(zhì)巖起到了阻擋CO2向上流動的物理俘獲作用。這個不透水層叫“帽巖”。Bachu,2003結(jié)構(gòu)捕獲structuretrapping結(jié)構(gòu)捕獲是指二氧21結(jié)構(gòu)捕獲CO2注入后，結(jié)構(gòu)捕獲機理立即發(fā)生作用發(fā)生此類圈閉的地質(zhì)構(gòu)造包括背斜（地表下的大型褶皺）、斷塊（地表下被斷層隔擋的傾斜和褶皺地層）和地層尖滅（傾斜油層或多孔地層被水平不滲透層覆蓋）盡管CO2浮力較大，但不滲透層的隔擋作用使其無法進行橫向和側(cè)向的運移結(jié)構(gòu)捕獲CO2注入后，結(jié)構(gòu)捕獲機理立即發(fā)生作用22背斜由于背斜巖層向上拱起，且油、氣的密度比水小，所以背斜常是良好的儲油、氣構(gòu)造。背斜由于背斜巖層向上拱起，且油、氣的密度比水小，所以背斜常是23斷塊地質(zhì)運動造成斷層形成斷裂帶，使得連續(xù)的地層成為一個個斷塊，如果在斷面兩邊相對的地層一邊是有滲透性的，另一邊是不滲透巖層，也可以具有封閉和阻擋作用形成油藏，這叫做斷塊斷塊地質(zhì)運動造成斷層形成斷裂帶，使得連續(xù)的地層成為一個個斷塊24尖滅地層的尖滅指的是沉積層向著沉積盆地邊緣，其厚度逐漸變薄直至沒有沉積。尖滅地層的尖滅指的是沉積層向著沉積盆地邊緣，其厚度逐漸變薄直25殘余捕獲redsidualtrapping殘余捕獲是指二氧化碳在毛細力和表面張力的作用下殘留在巖石孔中。CO2通過巖石，且地下水又重新滲入孔隙空間時，CO2才被大量的束縛下來，殘余捕獲才真正起作用。殘余捕獲redsidualtrapping殘余捕獲是指二26殘余捕獲示意圖殘余捕獲示意圖27殘余捕獲在CO2移動通過巖層時，會有一些CO2因毛細作用力而滯留在孔隙性空間中，它可以使一定量的CO2固定不動。當捕獲程度高并且CO2被注入到厚巖層的底部時，甚至在達到蓋巖(巖層頂部)以前，所有的CO2都可以通過這種機理被捕獲?！皻埩魵怏w飽和值”是與巖層密切相關(guān)的，對于許多典型的存儲巖層，殘留氣體飽和值可以高達15%～25%。隨著時間的推移，所捕獲的大部分CO2可以溶解在巖層水中。

殘余捕獲在CO2移動通過巖層時，會有一些CO2因毛細作用力而28溶解捕獲(Solubilitytrapping)CO2在巖石孔隙中運移并與地層水或原油接觸后就會溶解在其中CO2在地層流體中溶解量與溶解速度主要取決于地層水/原油的化學(xué)成分、CO2與未飽和地層流體的接觸率CO2在地層水中溶解，一旦（在幾百年乃至幾千年內(nèi)）發(fā)生這種情況，充滿CO2的水就變得越來越稠密，因此沉落在儲層構(gòu)造中（而不再向地面浮升），減少CO2氣體快速返回大氣層的可能性。溶解捕獲(Solubilitytrapping)CO2在巖29溶解捕獲在開放式的流體系統(tǒng)中，按貯藏庫規(guī)模的數(shù)值模擬表明，注入的CO2在幾十年內(nèi)會有很大一部分(可高達30％)溶解在巖層水中。如果注入的CO2在一個封閉的結(jié)構(gòu)(如貯藏庫)中，因為與非飽和的巖層水接觸變少了，完全溶解CO2將需要更長的時間。一旦CO2溶解在巖層的流體中，CO2就會按區(qū)域水力梯度沿著區(qū)域地下水移動。對于低滲透性和高鹽分的深層沉積性盆地，地下水流動速度是很低的，典型的只有每年數(shù)厘米的量級。因此，溶解CO2的移動速率比單相CO2的移動速率低得多。溶解捕獲在開放式的流體系統(tǒng)中，按貯藏庫規(guī)模的數(shù)值模擬表明，注30礦化捕獲(Mineraltrapping)隨著CO2與現(xiàn)場流體和巖石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，就出現(xiàn)礦化俘獲機理。溶解的CO2與巖石中的礦物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成離子類物質(zhì)，經(jīng)過數(shù)百萬年，部分注入的CO2將轉(zhuǎn)化為堅固的碳酸鹽礦物質(zhì)。CO2與地層中的礦石或有機物發(fā)生反應(yīng)是最持久的解決辦法：穩(wěn)定的儲存形式過程反應(yīng)動力學(xué)尚不清楚礦化捕獲(Mineraltrapping)隨著CO2與現(xiàn)場31礦化捕獲caprockreservoirCO2Brine(Ca2+,Mg2+)CO2+H2O=H2CO3(1)H2CO3=H++HCO3-(2)HCO3-=H++CO32-(3)Ca2++CO32-=CaCO3(4a)Mg2++CO32-=MgCO3(4b)礦化捕獲caprockreservoirCO2CO2+32礦化捕獲地下的CO2可能與巖石發(fā)生一系列的地球化學(xué)相互作用，從而進一步增加存儲容量和效率。首先，CO2溶解在巖層水中，會出現(xiàn)溶解捕獲的過程。其次，將形成離子形式，出現(xiàn)稱為離子捕獲的過程，隨著pH值的提高，許多巖石會溶解。最后，有一些可能轉(zhuǎn)化成穩(wěn)態(tài)的碳酸鹽礦物相，這一過程稱為礦物捕獲，是最持久的地質(zhì)存儲形式。礦物捕獲是比較慢的，可能要上千年或者更長。盡管如此，礦物存儲的持久性，連同在某些地質(zhì)環(huán)境下可能出現(xiàn)大的存儲容量，是長期存儲所需要的特性。礦化捕獲地下的CO2可能與巖石發(fā)生一系列的地球化學(xué)相互作用，33CO2注入與封閉機制CO2注入與封閉機制345CO2地質(zhì)埋存類型與機理課件35各種埋存機理作用時間各種埋存機理作用時間36短期儲量3-5年，儲存以物理捕獲量占絕大部分，另有殘余氣捕獲和溶解捕獲。中期儲量10-20年，隨著CO2的運移，殘余氣捕獲量和溶解捕獲量逐漸增大。遠期儲量>1000年，礦物捕獲出現(xiàn)。短期儲量37各種埋存機理的安全性隨著時間尺度的延伸，CO2地質(zhì)埋存的安全性越來越高(Adaptedfrom:

2005IPCCSpecialReportonCarbonDioxideCaptureandStorage）各種埋存機理的安全性隨著時間尺度的延伸，CO2地質(zhì)埋存的安全38各種埋存機理的安全性在合適的巖層、在沒有明顯泄漏途徑、或沒有開口的裂縫或斷層情況下，注入的CO2可以埋存很長時間。而且由于多重捕獲機理的共同作用，隨著時間的推移，CO2的移動性將越來越小，泄漏的可能性將減小。只要合適的操作程序，在一個合適的、有良好特性的地質(zhì)巖層中存儲的CO2將能夠存儲數(shù)百萬年。各種埋存機理的安全性在合適的巖層、在沒有明顯泄漏途徑、或沒有39埋存類型與機理之間的關(guān)系油氣藏封存 衰竭油藏—結(jié)構(gòu)捕獲機理 EOR—結(jié)構(gòu)捕獲+溶解捕獲鹽水層封存煤層封存 吸附機理埋存類型與機理之間的關(guān)系油氣藏封存40提問與解答環(huán)節(jié)QuestionsAndAnswers提問與解答環(huán)節(jié)41謝謝聆聽·學(xué)習(xí)就是為了達到一定目的而努力去干,是為一個目標去戰(zhàn)勝各種困難的過程,這個過程會充滿壓力、痛苦和挫折LearningIsToAchieveACertainGoalAndWorkHard,IsAProcessToOvercomeVariousDifficultiesForAGoal謝謝聆聽LearningIsToAchieveAC42CO2地質(zhì)埋存類型與機理CO2地質(zhì)埋存類型與機理43CO2減排措施提高能源使用效率發(fā)展新能源與可再生能源捕獲和埋存CO2--CCUS 海洋埋存 地質(zhì)埋存CO2減排措施提高能源使用效率44CO2地質(zhì)埋存地下地質(zhì)巖層由顆粒(如石英)或礦石(如碳酸鈣)組成。在顆粒或礦石之間孔隙性空間充有流體(如水、油、氣)。開口的斷層和洞穴也會充滿流體。向浸透性巖層的孔隙性空間和斷層注入的CO2，能夠替代原有位置的流體，或者CO2可以溶解在流體中，或者與礦石顆粒發(fā)生反應(yīng)，或可能出現(xiàn)這些過程中某些組合。CO2地質(zhì)埋存地下地質(zhì)巖層由顆粒(如石英)或礦石(如碳酸鈣)45地質(zhì)埋存地質(zhì)埋存就是將CO2存放在地下地層的自然孔隙中自然界中CO2氣藏的存在證實了CO2可以在地下長時間存儲油氣田開發(fā)中積累了CO2埋存的技術(shù)經(jīng)驗利用CO2-EOR和ECBM可以獲得經(jīng)濟效益選址得當，可以在地下存儲大量CO2地質(zhì)埋存地質(zhì)埋存就是將CO2存放在地下地層的自然孔隙中46地質(zhì)埋存類型油藏氣藏深部鹽水層煤層地質(zhì)埋存類型油藏47CO2地質(zhì)埋存當CO2注入到一個氣貯藏庫時，會形成由天然氣和CO2組成的單一流體相。當CO2注入深鹽水層時，也許是一種流體相，或是一種超臨界的密相。CO2注入到油貯藏庫，也許是易混合的，也許是不易混合的，這取決于油的組成和系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)。當CO2注入到煤層時，發(fā)生的過程有氣體的吸附和解吸的問題，特別是對于先前在煤上吸附的甲烷，還有煤本身的膨脹或收縮問題。CO2地質(zhì)埋存當CO2注入到一個氣貯藏庫時，會形成由天然氣和48地質(zhì)封存能力地質(zhì)封存能力49CO2在油藏中的地質(zhì)埋存衰竭油藏—無附加值提高石油采收率 非混相驅(qū)—壓力較低的油藏，注入CO2使得原油膨脹和黏度降低來提高采收率 混相驅(qū)—地層壓力大于最小混相壓力，注入CO2與原油完全混合，提高采收率CO2在油藏中的地質(zhì)埋存衰竭油藏—無附加值50CO2強化采油CO2強化采油51CO2在氣藏中的地質(zhì)埋存衰竭氣藏埋存提高氣體采收率&埋存 大約80%的天然氣儲量可以通過一次采氣開采出來（天然氣的高壓縮性和低黏性） --處于研究階段CO2在氣藏中的地質(zhì)埋存衰竭氣藏埋存52CO2在氣藏中的地質(zhì)埋存CO2的密度和黏度比CH4大得多，CO2注入到天然氣藏底部，會起到向上驅(qū)替的作用，進而提高產(chǎn)氣量，同時封存CO2但CO2在氣藏中還有彌散、擴散和對流作用，使CO2混合到天然氣中，增加了天然氣中CO2的含量，進而增加天然氣分離的成本。CO2在氣藏中的地質(zhì)埋存CO2的密度和黏度比CH4大得多，C53EGR（EnhanceGasRecovery）縱向示意圖技術(shù)原理剩余天然氣恢復(fù)壓力法，將CO2注入到即將枯竭的天然氣藏恢復(fù)地層壓力；地層條件下CO2處于超臨界狀態(tài)，密度和粘度遠大于甲烷，CO2注入后向下運移到氣藏底部，促使甲烷向頂部運移將其驅(qū)替出來；除了提高甲烷采收率還可以實現(xiàn)CO2封存，同時還可以避免坍塌和水侵現(xiàn)象。EGR（EnhanceGasRecovery）技術(shù)原54國外研究現(xiàn)狀國外研究現(xiàn)狀55中國主要的含油氣盆地氣田可以儲存約304.83×108tCO2，相當于2002年全年CO2排放總量（36億噸）的9.2倍；其中已探明天然氣資源所對應(yīng)的CO2儲存容量為41.03×108t，相當于2002年全年CO2排放總量的1.2倍；由于我國天然氣工業(yè)起步晚，產(chǎn)量較低。一段時間內(nèi)我國還不會出現(xiàn)大規(guī)模氣田的枯竭，因此天然氣田近期不能用于大規(guī)模減排CO2。國內(nèi)研究現(xiàn)狀中國主要的含油氣盆地氣田可以儲存約304.83×108tCO56技術(shù)問題CO2與天然氣在氣藏中的混合；超臨界注入，垂直度。CO2注入時機；氣藏開發(fā)中后期實施。CO2注入速率；CO2注入速率高雖然能提高采氣量，但CO2突破也早，同時采出氣中CO2含量也高；如果注入速度太低，對提高采收率幾乎沒有意義。相變和焦耳-湯姆遜冷卻效應(yīng)；CO2和甲烷形成水合物、殘余水結(jié)冰及相應(yīng)的注入能力下降，地層中低溫條件下可能產(chǎn)生熱應(yīng)力變化，從而可能形成地層斷裂。技術(shù)問題57CO2在深部鹽水層中的地質(zhì)埋存二氧化碳在超臨界狀態(tài)下注入含水層中，實現(xiàn)封存。臨界點溫度和壓力分別是31.1℃和7.38MPa，二氧化碳以超臨界流體形式存在。超臨界二氧化碳密度類似于液體，但活動能力與氣體相似，也就是說，在超臨界狀態(tài)下，二氧化碳能大量儲存，而且能迅速運移擴散，充滿整個儲層空間。標準大氣壓條件下，二氧化碳是穩(wěn)定氣體，密度為1.872kg/m3。當二氧化碳是超臨界流體，密度為150kg/m3到超過800kg/m3。二氧化碳的密度取決于地溫系統(tǒng)。假設(shè)地表溫度為15℃，地溫梯度為30℃/km，二氧化碳的密度先隨深度增加迅速升高，然后基本保持恒定。CO2在深部鹽水層中的地質(zhì)埋存二氧化碳在超臨界狀態(tài)下注入含水585CO2地質(zhì)埋存類型與機理課件59CO2驅(qū)替煤層氣技術(shù)（CO2-ECBM）是指將CO2注入深部不可開采煤層中封存起來，以減少溫室氣體排放，同時將儲藏在煤層中的煤層氣置換出來的過程.在注CO2驅(qū)替煤層氣的過程中，煤層總壓力基本保持不變，隨注入的CO2分壓不斷增大，CH4的分壓則不斷降低；相應(yīng)注入的CO2不斷被煤層吸附，CH4相繼被CO2置換并被驅(qū)趕、滲流到生產(chǎn)井開采井段周圍，產(chǎn)出煤層氣CO2驅(qū)替煤層氣技術(shù)CO2驅(qū)替煤層氣技術(shù)（CO2-ECBM）是指將CO2注入深部60CO2地質(zhì)埋存機理 地質(zhì)封存過程中注入的CO2是通過物理和化學(xué)捕集機制的共同作用被有效地儲存于地質(zhì)介質(zhì)中的。地層封閉：空間信息、介質(zhì)信息，現(xiàn)場調(diào)查法水力封閉：物理作用溶解封閉：物理化學(xué)作用礦物封閉：化學(xué)作用CO2地質(zhì)埋存機理 地質(zhì)封存過程中注入的CO2是通過物理和61埋存機理結(jié)構(gòu)捕獲殘余捕獲溶解捕獲礦化捕獲

CO2溶解度CO2殘余飽和度相對滲透率曲線埋存機理CO2溶解度CO2殘余飽和度相對滲透率曲線62結(jié)構(gòu)捕獲structuretrapping結(jié)構(gòu)捕獲是指二氧化碳以超臨界狀態(tài)聚集在封蓋層下方；儲層構(gòu)造上方的頁巖和粘質(zhì)巖起到了阻擋CO2向上流動的物理俘獲作用。這個不透水層叫“帽巖”。Bachu,2003結(jié)構(gòu)捕獲structuretrapping結(jié)構(gòu)捕獲是指二氧63結(jié)構(gòu)捕獲CO2注入后，結(jié)構(gòu)捕獲機理立即發(fā)生作用發(fā)生此類圈閉的地質(zhì)構(gòu)造包括背斜（地表下的大型褶皺）、斷塊（地表下被斷層隔擋的傾斜和褶皺地層）和地層尖滅（傾斜油層或多孔地層被水平不滲透層覆蓋）盡管CO2浮力較大，但不滲透層的隔擋作用使其無法進行橫向和側(cè)向的運移結(jié)構(gòu)捕獲CO2注入后，結(jié)構(gòu)捕獲機理立即發(fā)生作用64背斜由于背斜巖層向上拱起，且油、氣的密度比水小，所以背斜常是良好的儲油、氣構(gòu)造。背斜由于背斜巖層向上拱起，且油、氣的密度比水小，所以背斜常是65斷塊地質(zhì)運動造成斷層形成斷裂帶，使得連續(xù)的地層成為一個個斷塊，如果在斷面兩邊相對的地層一邊是有滲透性的，另一邊是不滲透巖層，也可以具有封閉和阻擋作用形成油藏，這叫做斷塊斷塊地質(zhì)運動造成斷層形成斷裂帶，使得連續(xù)的地層成為一個個斷塊66尖滅地層的尖滅指的是沉積層向著沉積盆地邊緣，其厚度逐漸變薄直至沒有沉積。尖滅地層的尖滅指的是沉積層向著沉積盆地邊緣，其厚度逐漸變薄直67殘余捕獲redsidualtrapping殘余捕獲是指二氧化碳在毛細力和表面張力的作用下殘留在巖石孔中。CO2通過巖石，且地下水又重新滲入孔隙空間時，CO2才被大量的束縛下來，殘余捕獲才真正起作用。殘余捕獲redsidualtrapping殘余捕獲是指二68殘余捕獲示意圖殘余捕獲示意圖69殘余捕獲在CO2移動通過巖層時，會有一些CO2因毛細作用力而滯留在孔隙性空間中，它可以使一定量的CO2固定不動。當捕獲程度高并且CO2被注入到厚巖層的底部時，甚至在達到蓋巖(巖層頂部)以前，所有的CO2都可以通過這種機理被捕獲?！皻埩魵怏w飽和值”是與巖層密切相關(guān)的，對于許多典型的存儲巖層，殘留氣體飽和值可以高達15%～25%。隨著時間的推移，所捕獲的大部分CO2可以溶解在巖層水中。

殘余捕獲在CO2移動通過巖層時，會有一些CO2因毛細作用力而70溶解捕獲(Solubilitytrapping)CO2在巖石孔隙中運移并與地層水或原油接觸后就會溶解在其中CO2在地層流體中溶解量與溶解速度主要取決于地層水/原油的化學(xué)成分、CO2與未飽和地層流體的接觸率CO2在地層水中溶解，一旦（在幾百年乃至幾千年內(nèi)）發(fā)生這種情況，充滿CO2的水就變得越來越稠密，因此沉落在儲層構(gòu)造中（而不再向地面浮升），減少CO2氣體快速返回大氣層的可能性。溶解捕獲(Solubilitytrapping)CO2在巖71溶解捕獲在開放式的流體系統(tǒng)中，按貯藏庫規(guī)模的數(shù)值模擬表明，注入的CO2在幾十年內(nèi)會有很大一部分(可高達30％)溶解在巖層水中。如果注入的CO2在一個封閉的結(jié)構(gòu)(如貯藏庫)中，因為與非飽和的巖層水接觸變少了，完全溶解CO2將需要更長的時間。一旦CO2溶解在巖層的流體中，CO2就會按區(qū)域水力梯度沿著區(qū)域地下水移動。對于低滲透性和高鹽分的深層沉積性盆地，地下水流動速度是很低的，典型的只有每年數(shù)厘米的量級。因此，溶解CO2的移動速率比單相CO2的移動速率低得多。溶解捕獲在開放式的流體系統(tǒng)中，按貯藏庫規(guī)模的數(shù)值模擬表明，注72礦化捕獲(Mineraltrapping)隨著CO2與現(xiàn)場流體和巖石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，就出現(xiàn)礦化俘獲機理。溶解的CO2與巖石中的礦物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成離子類物質(zhì)，經(jīng)過數(shù)百萬年，部分注入的CO2將轉(zhuǎn)化為堅固的碳酸鹽礦物質(zhì)。CO2與地層中的礦石或有機物發(fā)生反應(yīng)是最持久的解決辦法：穩(wěn)定的儲存形式過程反應(yīng)動力學(xué)尚不清楚礦化捕獲(Mineraltrapping)隨著CO2與現(xiàn)場73礦化捕獲caprockreservoirCO2Brine(Ca2+,Mg2+)CO2+H2O=H2CO3(1)H2CO3=H++HCO3-(2)HCO3-=H++CO32-(3)Ca2++CO32-=CaCO3(4a)Mg2++CO32-=MgCO3(4b)礦化捕獲caprockreservoirCO2CO2+