澳大利亚国家地质封存实验室简介

为实现低排放经济，澳大利亚创建世界一流设施，专门建立了国家地质封存实验室（NGL）。NGL提供关键研究，开发创新型解决方案，将二氧化碳长期地下封存的风险和不确定性降至最低。中国地质调查局地学文献中心主办的《国外地质调查管理》2022年第7期刊发文章介绍了澳大利亚国家地质封存实验室相关情况。

国家地质封存实验室是澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）、西澳州立大学和科廷大学之间的一个合作项目，以西澳能源研究联盟（WAERA）为基础组建，并得到了西澳州矿山和石油部的支持。工业、创新、科学、研究和高等教育部（DIISR&T）通过政府教育投资基金提供4,840万美元，用于建设基础设施和采购实验室设备，以支持澳大利亚第一个CCS旗舰计划即西南枢纽计划以及其他国家和国际CCS项目。

国家地质封存实验室（NGL）是一个世界级的研发机构，旨在推进碳封存技术，该技术在实现澳大利亚低排放经济方面发挥着关键作用。目前，NGL的研究和教育基础设施正用于：

l 为碳运输、注入与封存等问题提供创新的科学技术解决方案，这些问题目前阻碍了CCS在商业规模上的广泛应用；

l设计、测试和实施有效和高效监测碳封存以及封存安全性核验的技术，以提供关于CCS的整体风险管理；

l制定和验证公众宣传、沟通和风险分析战略，以获得公众支持和信任，并提供大学研究和培训计划，切实增强澳大利亚在碳封存科学和工程方面的能力。

一、场地筛选

碳封存过程的第一阶段是寻找合适的封存地点。确定合适场地的一些因素包括靠近排放源和地下适当的地质条件。研究过程的这一阶段通常包括筛选一些潜在的封存地点。这主要通过检查现有数据、地质图和横剖面来完成。

二、场地表征和评价

一旦筛选过程确定了最佳的潜在封存场地，就需要进行更详细的科学研究。必须确定的重要方面是：可以封存多少CO2（容量）、封存地层的安全程度（安全性）以及CO2注入到储集层的速率（注入能力）。

为了回答这些问题，研究人员对岩石和流体进行测量和实验，并建立封存场地的复杂计算机模型。数据和模型用于计算可能封存的CO2的容积并预测隔层、盖层或屏障将如何封存CO2。这一阶段的研究结束时，可以自信地确定一个场地是合适的，然后开始实际的封存场地设计。

三、封存场地及运输设计

本阶段的研究重点是确定所需注入井和监测井的数量，这些井需要在哪里钻井，以及该设计是否能够满足CO2的注入量和建议的注入速率。NGL对场地设计的大部分理解来自于小型试验，这些试验注入了10万吨左右的CO2，如澳大利亚维多利亚州的奥特韦CCS封存场地。

一项与关注地下地质工作平行的活动是关于如何将所捕获的CO2输运到封存场地的研究挑战。这取决于场地离排放源有多远，以及是否存在道路或铁路等现有基础设施。在商业运作上，CO2通常通过管道运输，但在中试规模评估期间可使用卡车运输。研究人员正在研究如何使CCS商业化的一个关键方法是找到更有效、更经济的处理和运输CO2的方法。

四、监测和核验

在CO2注入之前、期间和之后进行监控，这是碳封存过程的关键组成部分，因为它表明注入的CO2可以安全可靠地长期封存。

在场地评估和设计阶段开发的注入期间和注入后CO2行为的计算机模拟，可与安装在井内的监测设备或地面方法（如地震成像）进行的实际观测进行比较。保险监测可包括测试封存场地周围的土壤、地下水和大气，以确认封存的CO2没有迁移到这些区域。

五、场地关闭

最终，碳封存场地将被关闭并退役。退役可能需要几年或更长时间，在现场被视为关闭之前，监测将继续进行。场地进入关闭后阶段，可以正式移交给承担任何相关责任的特定机构。

关闭后的监测将持续5至10年，甚至更长时间，具体取决于封存场地所在地的法律监管框架。进行持续监测是为了进一步确保CO2将被安全圈闭，但监测频率将低于现场运行之时。

所封存CO2的长期命运是，有些会逐渐溶解在岩石孔隙的盐水中，有些会与岩石反应形成新矿物，从而将其永久锁定在地下。

六、西澳大利亚州西南中心碳捕获与封存枢纽项目

西澳大利亚州西南中心碳捕获与封存枢纽项目是澳大利亚第一个CCS旗舰项目。该项目目前正在西澳州西南部进行，以研究该地区碳捕获与封存的地质潜力。

NGL是该项目的主要研究合作伙伴，负责提供专业知识和设备，以评估CO2封存区域的可行性。NGL通过以下方式为西南枢纽项目的研究做出了贡献：

l 使用NGL可控震源卡车对浅层地层中潜在隔层和密封层进行二维地震调查；

l 对Harvey-1井进行分析以表征：岩石性质分布，地球化学（流体和气体），地球物理学（场地特征和稳定性），断层密封；

l 场地建模和模拟。

（地学文献中心要闻第22期）