煤层储存
煤层(又称煤层)可作为气体的储层。煤含有一种被称为割理的正交裂缝的自然系统,它具有一定的渗透性,尽管它不含显著的常规孔隙度,但含有微孔隙天然气也就是煤层气(CBM)这通常包括90%的甲烷和少量的高级碳氢化合物,CO2和N2。气体分子是adsorbeD在微孔表面。它们非常紧密地堆积在一起,所以烟煤可以吸附每吨煤大约20立方米的甲烷。
煤微孔中的气体分子被静电力固定在原地。它们比化学键弱得多,对温度和压力的变化很敏感。如果温度升高或压力降低,气体就会从煤中解吸。因此,如果煤层内具有足够的渗透性,则可以通过在煤层中打井,将其与周围地层密封,并将水从割理中抽出以降低煤层内的压力来实现煤层气生产。
美国的San Juan盆地(科罗拉多州/新墨西哥州)和Warrior盆地(阿拉巴马州)以及澳大利亚的Bowen盆地都有商业煤层气。然而,只有少数煤田适合使用现有技术进行商业煤层气开采,因为只有在渗透性特别高的煤层才能实现经济生产。这可能成为煤层封存方案的障碍。
二氧化碳比甲烷更容易被煤吸附。因此,如果将二氧化碳泵入煤层,它不仅会被吸附到煤上而被储存起来,还可能会取代吸附位点上的甲烷。任何回收的甲烷都可能具有经济价值,并抵消一些成本二氧化碳封存.一旦被吸附,二氧化碳就会被固定住,除非降低煤的压力或提高温度,否则不会泄漏到地表。
Burlington Resources在圣胡安盆地进行了实验[77,87,99]。自1996年以来,已经向Fruitland煤层注入了超过10万吨二氧化碳。这些实验的结果是令人鼓舞的(CO2注入似乎确实提高了煤层气的产量)[77],但尚无定论。
氮气还可用于提高煤层气产量。氮气注入降低了甲烷的分压,从而促进甲烷从煤基质中解吸。Amoco公司在圣胡安盆地进行的氮气注入实验非常成功,在相对较短的时间内大幅增加了甲烷产量。因此,通过向煤层喷射烟道气(主要是N2和CO2的混合物以及少量氮氧化物和硫磺气体)来提高煤层气产量是有可能的。
欧洲[100]、阿尔伯塔[37]和日本[84]正在进行使用CO2作为刺激剂来测试增强煤层气(ECBM)产量的控制实验。
然而,煤炭中的甲烷只占煤炭能量值的一小部分,如果将煤炭用作二氧化碳储存库,剩余的能量将被灭菌;也就是说,如果在地下开采或气化煤炭,就会向大气中释放二氧化碳。
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