CO2地质封存工程的潜在地质环境灾害风险及防范措施.pdf

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1、71地质论评GEOLOGICALREVIEWV0S1e．pt5．7N2o0．151CO2地质封存工程的潜在地质环境灾害风险及防范措施崔振东，刘大安，曾荣树，牛晶蕊中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院工程地质力学重点实验室，北京，100029内容提要：CO地质封存技术虽是有效减排CO：和提高石油、天然气等能源采收率的技术手段，但目前该技术尚处于发展阶段。CO地质封存工程可能诱发一些潜在的地质环境灾害风险，如浅层地表垂向差异变形、可能诱发的断层活化及地震事件、C0逃逸导致淡水含水层的污染、c0泄漏富集危害附近人类健康和局部生态系统等。本

2、文分析了上述潜在地质环境灾害风险及灾害诱发模式，并从科学选址、风险评估、工程监管、监测预警、应急补救等角度提出了具体的防范措施和工程指导原则，对CO地质封存技术的安全性评估和工程实施阶段的风险管理具有重要的现实意义。关键词：CO：地质封存；地质环境灾害；断层活化；泄漏风险；防治措施应对和缓解气候变化问题归根到底要依靠科学(OldenburgandUnger，2003；Benson，2005；Wo，技术进步(科学技术部等，2007)。目前，减缓全球2005；许志刚等，2008)。由此可见，CO地质封存技气候变暖与环境恶化的关键问题就是要大量

3、减少以术是一把“双刃剑”，在有效缓解气候变化带来的环CO：为主的温室气体排放。联合国政府问气候变化境灾害问题的同时，也可能诱发新的地质环境灾害专门委员会发布的关于碳捕集与封存(CCS)的专门问题。报告指出：目前科学上一致认为CO：捕集与封存是CO，地质封存场地工程地质力学稳定性、安全缓解气候暖化的一种重要而有效的策略，同时也是性和封闭能力评价方法是当前的研究热点，已初步实现资源开发、能源利用、经济增长及生态环境保护形成系统的评价理论和技术方法。一般采用岩石力等全面可持续发展的有效途径(IPCCWRIII，2005；学试验、地质建模和数值模

4、拟等技术手段评价CO，孙枢，2006)。封存场地盖层岩体工程地质力学稳定性、封闭能力实施CO，地质封存就是要把CO，长期、安全地及断层活化风险等(李小春等，2003；Gale，2004；隔离在地壳深部岩层空隙中。然而，由于地球内部StreitandSiggins，2005；Rutqvisteta1．，2007，2008；温度和压力的变化、构造运动所引发的突发地质事沈平平和廖新维，2009；崔振东，2010)。此外，目前件(如火山、地震等)以及人类工程活动(如废弃井CO地质封存逃逸风险和环境安全评估研究主要借的不封闭处理、工程活动破坏等)等

5、因素的影响，鉴环境工程中的环境风险评价思路和方法，采用数CO逃逸和渗漏的风险依然存在(许志刚等，2008)。理统计分析方法将CO地质封存技术实施过程(捕注入地层中的CO逃逸和泄漏的潜在途径主要有：集、运输、注入及注入后的监测等)中的逃逸风险和①盖层岩体的孔隙、裂隙或被激活的隐伏断层通道环境风险进行分类、分级，然后采用计算机技术建立系统；②目标储集层与盖层、目标储集层与其它储集专家经验决策系统和相关风险管理流程，初步形成层(如淡水含水层)之间的水文动力通道系统；③地了一套CO：地质封存中的环境风险评价、决策与管震、火山等重大突发性地质事件揭

6、露的贯通地壳深理机制(Bachu，2008；Bouceta1．，2009；Duncan，部与地表的深大断裂；④人为工程活动产生的通道2009；Tanakaeta1．，2011)。但是，已有的CO，地质系统(如注入井的密闭不善、对废弃井或现有钻井封存工程环境风险评价和防范措施比较笼统，较少的不封闭处理、采矿等人类工程活动破坏等)涉及到具体的地质环境灾害类型和灾害诱发模式，注：本文为国家973项目(编号2011CB707303)和中国博士后科学基金面上项目(编号20100480453)的成果。收稿日期：2010—12-06；改回日期：2011

7、-06-03；责任编辑：章雨旭。作者简介：崔振东，男，1981年生。博士后。主要从事岩石断裂力学与c02地质封存技术研究。Email：cuizhendong@mail．iggcas．aS．cnc地质论评2011正被覆盖较多的地区可能无法实现准确监测。此外，动。其主要力学机理可以由有效应力理论来解释，InSalahKrechba气田属于低渗透性气田，且储层较即：注入的超临界co：流体使得断层面上流体压力薄(一般层厚在20m左右)，这些特点可能有利于目增大、有效应力降低，进而使得断层面上抗剪强度降标储层注入井附近岩石孔隙弹性变形有效传递至盖低

8、，当断层面上抗剪强度低于断层面上剪应力时，便层岩石，进而使得地表能较快的测得到扩容隆起变发生断层活化、滑动，并伴随相应地震事件的发生。．形。而对于储层厚度较大、孔渗性较好的封存地层其力学机制图