煤層CO2安全封存研究進展與展望

何學秋，田向輝，宋大釗

(1.北京科技大學 金屬礦山高效開采與安全教育部重點實驗室，北京 100083；2.北京科技大學 土木與資源工程學院，北京 100083)

0 引 言

2020年9月22日，中國政府承諾力爭于2030年前達到CO2排放峰值，努力爭取2060年前實現碳中和[1]。當前我國仍處在工業化和城鎮化高速發展階段，面臨著巨大的碳減排壓力[2]。在兼顧經濟發展與碳排放長遠目標的背景下，未來中國實現碳中和將更多依賴于碳封存等負碳排放技術[3]，屆時碳封存安全將成為關鍵科技問題。

地質封存是典型的負碳排放技術，通過管道將超臨界CO2注入到油氣田、咸水層或不可采煤層的密閉地質構造中，可形成長時間或者永久性地對CO2的封存，該方法也因此被認為是CO2封存的首要選擇[4]。煤炭是CO2的天然吸附劑，其對CO2的吸附能力約為CH4的2倍[5-6]，且煤層封存CO2的同時可實現煤層氣的高效采收[7]，具有明顯的經濟優勢。自20世紀90年代初，世界各國陸續開展煤層CO2埋存探索[8]，其中美國、加拿大先后于1995年、1997年實施了煤層注入CO2試驗，驗證了煤層大量儲存CO2的可行性[9-10]。我國也在2002年與加拿大合作在山西沁水盆地的TL-003井進行了注CO2提高煤層氣采收的微型先導性試驗[11]。目前煤層CO2封存仍處于探索示范階段，商業化、規?；茝V尚未開展。

我國1 000 m以深的煤炭資源儲量約占總儲量的53%，其中包含大量災害嚴重煤層和不可采煤層。與此同時，由于技術局限和環保要求，每年均有大量煤礦關閉退出，可為煤層碳封存提供源源不斷的天然場所。……