2023年 第30卷 第11期
《工程（英文）》 >> 2023年 第30卷 第11期 doi: 10.1016/j.eng.2022.12.010
地热能储存与CO2封存和利用的一体化框架
a State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China
b School of Petroleum Engineering, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China
c College of Carbon Neutrality Future Technology, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China
d Equinor ASA, Stavanger 4035, Norway
e Department of Petroleum Engineering, Cullen College of Engineering, University of Houston, Houston, TX 77204, USA
f Center for Energy and Resources Engineering, Department of Chemistry, Technical University of Denmark, Kongens Lyngby 2800, Denmark
g Petroleum Systems Engineering, University of Regina, Regina, SK S4S 0A2, Canada
h Institute of Mechanics, Moscow State University, Moscow 119192, Russia
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摘要
地下地热能储存在封存容量和封存周期上比其他储能策略更具有潜力。二氧化碳（CO2）由于其优越的热力学属性而被视是一种极具潜力的储能介质。此外，利用CO2羽流进行地热储能可通过将CO2储存于地质体中来缓解温室效应。本文提出了一个协同地热能储能和二氧化碳封存利用的一体化框架：CO2首先被注入到地热层以进行能量积累。然后，将产生的高能CO2引入到目标油藏中，用于CO2利用和地热能储存。最后，将CO2有效地封存在地质油藏体中。结果表明，随着高能CO2的注入，整个目标油藏的平均温度大幅度提高。在地热能的协助下，CO2的地质利用率更高，从而使驱油效率提高了10.1%。根据对模拟CO2场地的封存潜力的评估，CO2注入110年后，地质体的利用率将高达91.2%，场地内CO2的最终注入量将高达9.529 × 108 t。经过1000年封存，超临界相在CO2封存中占主导地位，其次是液相，然后是矿化相。此外，由于残余油的存在，用于溶解捕获的CO2封存量显著增加。更重要的是，CO2在大规模储存地热能方面表现出优异的性能；例如，在所研究的地质体中储存的总能量每年可为超过3.5 × 107户正常家庭提供能源供应。采用这种一体化方法对大规模地热能储存以及到2050年实现碳中和目标具有十分重要的意义。
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