新疆儲碳工程發展的重要性淺析

庫力孜那，趙新生，師慶三

（新疆大學地質與礦業工程學院，新疆烏魯木齊830047）

新疆儲碳工程發展的重要性淺析

庫力孜那*，趙新生，師慶三

（新疆大學地質與礦業工程學院，新疆烏魯木齊830047）

CO2是溫室氣體中對氣候影響最大的氣體之一。隨著人類對能源需求的不斷加大，大量煤、石油等化石燃料被開采利用，并排放出大量的CO2導致氣候變暖，引發一系列環境問題。當前，減少CO2排放以應對全球氣候變化，是世界各國保證經濟與環境可持續發展面臨的共同挑戰。在全球應對氣候變化、倡導低碳經濟的大背景下，儲碳工程的應用受到越來越多的關注。經過近40年的研究和實踐，CO2地質儲存已逐步發展成為氣候變化背景下最具潛力的溫室氣體排放的技術手段之一。新疆作為我國能源生產最為重要的地區，近年來日趨嚴重的全球氣候變暖，引發了一系列環境問題，導致全球變暖的溫室氣體，特別是CO2的排放開始受到密切關注。

儲碳工程；二氧化碳；碳排放量；新疆；能源

1　儲碳工程

1.1儲碳工程目標區

適宜封存CO2的地質體有:深部煤層、深部鹽水層、枯竭的油氣藏：

（1）將CO2埋存在深部煤層中煤層表面，可以吸附注入的CO2，不僅保存了CO2，而且可以置換出煤層中的甲烷，由此帶來的經濟效益也是巨大的。

（2）將CO2埋存在深部鹽水層中具有優質蓋層的鹽水層是良好的埋存場所（要保護淡水）。因鹽水沒有其他用途，埋存CO2后將不會引起其他問題。

（3）將CO2埋存在枯竭的油氣藏中油氣藏本身具有良好的封閉性，可以長時間封閉油氣，因此注入CO2后，泄露的風險最小。

1.2碳的儲存狀態

CO2在地下埋存有3種基本形式：

（1）分子狀態，CO2被注入儲層后，在浮力作用下，上升至蓋層之下，并逐漸擴散形成CO2儲層。

近年來BIM技術在國內眾多大型項目得以廣泛利用，顯示出了眾多優勢，已有逐漸代替傳統技術管理方式的趨勢。根據施工管理特點和實際發展需求，本工程成立了BIM與信息中心，探索BIM技術在施工前期策劃階段的一體化解決方案和施工中后期階段的一體化解決方案，為項目實施提高工作效率、節約管理成本，助力工程進行精細化管理打下堅實的技術基礎，也為今后公司的BIM技術推廣起到引領及經驗借鑒的作用。

（2）溶解狀態，隨時間的推移，CO2逐漸溶解于地層水中，溶解的速度由CO2與地層水接觸的表面積控制。國外模擬研究表明，在25年時間里，將有大約10%～25%的CO2溶解于水中，而完全溶解則需要幾千年的時間。溶解后的CO2以溶解態的方式通過分子擴散、分散和對流進行運移，極低的地層水運移速率確保了CO2在地層中的長期（地質時間尺度）封存。

（3）化合物狀態，注入的CO2在地層溫度、壓力下與地層礦物發生反應生成化合物，從而得到封存。模擬研究表明，大部分的CO2是以分子狀態（自由氣）儲存在巖石孔隙中，有可能封存上萬年。

2　新疆能源結構和碳的排放

2.1新疆能源消費結構

根據全國第二次油氣資源評價資料顯示，大約209×108t的石油和10.85×1012m3的天然氣資源蘊藏在新疆的塔里木盆地、準噶爾盆地及吐哈盆地，這些儲量豐富的石油和天然氣，分別大約占我國陸上油氣資源總量的30%和34%，是中國最大的石油和天然氣勘探潛力省區。作為國內目前最大的天然氣產區，1998年克拉瑪依兩大氣田的開發促使塔里塔里木盆地天然氣業務快速發展，也促成了西部大開發標志性工程——西氣東輸工程的建設。塔里木盆地在2003～2008年的5年間，天然氣產量每年凈增40×1012m3，這些數據都顯示了新疆作為國陸上天然氣工業發展的戰略交替區的巨大潛力。目前我國內地能源短缺情況日益凸顯，一大批老的煤炭基地已顯現出資源枯竭趨勢，而新疆煤炭資源豐富，預測儲量大約有2.19×1012t，占全國煤炭預測儲量的40%，由此可見新疆能源優勢凸顯。

1990～2010年，除個別年份外（1997、1999年），總體上能源消費總量是逐年增長的（如表1所示）［3］。能源消費總量從1990年的1924.38×104t標準煤增加到2010年的8290.2×104t，21年間的平均增長率達到7.18%，年均增長量為310.96×104t標準煤。近年來，全區能源消費增長明顯加快，2003年、2004年、2005年增速分別為12.2%、17.7%和15.1%［3］，連續3年以兩位數的增長率增長，能源消費進入快速增長的階段。2000年全區能源消費總量是1990年的1.6倍，年均增長率為4.82%；2010年全區能源消費總量是2001年能源消費總量的2.37倍，年均增長率為10.07%，比1990～2000年平均增速高出5.25個百分點。

2.2碳的排放

表1　新疆主要能源消費量［3］

新疆能源消費量逐年增加，碳排放量不斷增大，人均碳排放量不斷增加，且1990年后高于全國平均水平；在三種化石能源中，煤炭消耗量最大且碳排放量最高，其次是石油，最后是天然氣；新疆不同部門的碳排放差異較大，工業是碳排放量最大的部門，并且有不斷增長的趨勢，居民生活能源消費碳排放量僅次于工業部門，變化基本穩定；新疆的能源強度和碳排放強度從1980年開始先上升后下降，并且從1980～2011年均高于全國平均水平；新疆不同地區的碳排放量與碳排放強度也存在較大差異。

自1980年以來，新疆能源消耗是以煤炭消耗為主，其次是石油，雖然近年來我省在能源供應方面做了許多工作，力求使能源供應多樣化，但截至目前，煤炭等類一次能源消費占能源消費總量的比重過大的現狀仍舊未得到改善。一方面由于煤炭消耗量大，其次是煤炭燃燒時釋放的碳的系數較高。因此，煤炭的消耗幾乎左右著碳的排放量，從表2可以看出，從1980～2010 年30年間，新疆煤炭消耗所產出的碳的量呈現穩步的增長過程，其絕對總量從1980年的530.77×104t增長至2010年的4078.12×104t，占碳排放的相對量則是先下降后增長的緩慢變化規律，2005年之前均為70%以上，而2005～2007年3年則降至70%以下，從2008年開始又有所回升。石油消耗所產生的碳的排放量則表現為波動的上升過程。其具體表現為從1980～1998年的緩慢增長過程，而從1999年開始又稍微有所回落，在到2003年的增長，這樣波動前進，直至2010年的762.99× 104t，天然氣消耗所產生的碳的含量相對于煤炭和石油而言一直處在較低的水平上，其一直處于10%以下的占比水平。但連年來卻在一直保持增長的趨勢，從1980年的20.94×104t，增至2010年的455.91×104t［2］。新疆作為我國西部經濟欠發達，化石能源儲藏較為豐富的省份。雖然發展經濟的能源量較他省而言較為充足，但由此引來的環境問題卻令人堪憂，因此加大開發清潔能源，迫在眉睫。

表2　新疆不同能源的碳排放量［2］

根據測算，2009年新疆的碳排放量為7321.174× 104t標準煤，在中國排在第20位，屬于碳排放量較少的省份。雖然新疆的碳排放總量不多，但同全國平均水平相比，其增長速度是很快的，萬元GDP碳排放量也是很大的：從1978～2009年，新疆碳排放總量的增長速度為年均19.15%遠高于13.39%的全國平均水平［2］；2009年新疆的萬元GDP碳排放量為1.711734t標準煤，是全國平均水平0.578426t標準煤的近3倍。

3　新疆儲碳工程發展的重要性

（1）減輕碳引起的環境問題。新疆是我國重要的能源基地，消耗大量的能源引起CO2排放量，從而引起各種環境問題。比如：氣候異常，災害不斷，生物種群減少，沙漠化加劇。同時國際學術界的主流認為是CO2過量排放引起的溫室效應，儲碳工程是減少大氣中的CO2，從而減少溫室效應有一定的積極作用，減輕碳引起的環境問題。

（2）有力發展工業的低碳經濟模式。目前，低碳經濟作為一種低能耗低污染低排放的新經濟模式日益受到世界各國的青睞，已被視為應對能源環境和氣候變化挑戰的必由之路和實現經濟轉型可持續發展的共同方向［5］。新疆作為能源工業大省，如何正確選擇發展低碳經濟的路徑顯得尤為重要。

儲碳工程是對新疆工業的低碳經濟發展模式引起很大的作用，減少碳的排放量，同時提高經濟價值的有力措施，也是我國履行碳減排量指標的可行之路發展。低碳經濟是新疆工業化可持續發展面臨的首要問題同時，對新疆經濟發展和社會穩定具有十分重要的現實意義。

（3）提高石油采收率（EOR）。在儲碳工程中大規模的二氧化碳曾一直用于增產石油和煤層氣開發，二氧化碳驅油技術的推廣和應用不僅能夠變廢為寶，而且具有大規模封存二氧化碳的潛力，該項技術被公認為現階段二氧化碳最重要的封存方式。國外已經在該領域開展了多年的示范，獲得了良好的效果。例如，美國20世紀80年代就已示范并推廣了該技術，使一些枯竭的油井獲得了長期的穩定生產。國內情況也基本如此，我國20世紀90年代在江蘇油田、大港油田和遼河油田開展的相關試驗研究表明，枯竭的油井中使用二氧化碳驅油，投入1t二氧化碳能增產0.5～1t的石油，具有經濟價值。

新疆是資源性大區，尤其是石油產量在我國能源界中占重要位置，儲碳工程能應用到石油和煤層氣，從而提高石油和煤層氣的產量，同時可以達到碳的減排目的。

4　結論

在當前全球氣候變化的危機下，在新疆處于跨越式發展的階段背景下，CO2形勢顯得格外的嚴峻，新疆作為我國的資源產出和消耗大省，有責任也有義務為我國的減排任務做出我們應有的貢獻。這就要求我們在經濟發展的同時也要注重CO2的減排，實現在經濟增長的同時發展環境友好型社會，儲碳工程的出現為新疆二氧化碳的減排提供了一條切實可行的道路，而且對新疆的跨越式發展以及能源、經濟、環境的可持續發展有著重大而深遠的意義。

［1］任妹娟，刁玉杰，張森琦.二氧化碳地質儲碳工程的環境影響評估初探［J］.工業安全與環保，2014，40（6）：16-18.

［2］新疆維爾自治區統計局.1995-2012歷年新疆統計年鑒［M］.北京：中國統計出版社.

［3］中國能源統計年鑒.1995-2012歷年中國能源統計年鑒［M］.北京：中國統計出版社.

［4］國際能源署.二氧化碳捕集與封存——碳減排的關鍵選擇［M］.北京理工大學與環境政策研究中心，譯.北京：中國環境科學出版社，2010.

［5］董梅.跨越式發展背景下的新疆低碳經濟發展［J］.稅收經濟研究，2012，71（1）：88-90.

X820.3

A

1004-5716（2016）06-0141-04

2015-05-04

新疆CCUS可行性研究項目。

庫力孜那（1989-），女（哈薩克族），新疆阜康人，新疆大學地質與礦業工程學院在讀碩士研究生，研究方向：工程地質構造。