本书专注于二氧化碳地质利用与封存这一对缓解全球气候变暖具有重要意义的技术，详细介绍二氧化碳地质利用与封存技术，深入探讨二氧化碳地质利用与封存技术的社会经济效益和潜在风险，讨论全球气候变暖现状、二氧化碳地质封存的机理、二氧化碳地质利用与封存的减排潜力、二氧化碳地质利用与封存的风险、二氧化碳地质利用与封存的岩石样品分析先进技术等内容。
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第1章 二氧化碳地质利用与封存概述 1
1.1 全球气候变暖及温室气体减排 2
1.2 二氧化碳地质利用与封存技术的分类 9
1.2.1 二氧化碳强化石油开采 9
1.2.2 二氧化碳强化深部咸水开采 10
1.2.3 二氧化碳增强地热系统 10
1.2.4 二氧化碳地浸采铀 11
1.2.5 二氧化碳驱替煤层气 11
1.2.6 二氧化碳增强页岩气开采 12
1.2.7 二氧化碳强化天然气开采 12
1.3 二氧化碳地质利用与封存技术的发展历程 13
1.3.1 CO2-EOR技术发展历程 13
1.3.2 二氧化碳咸水层封存及CO2-EWR技术发展历程 14
1.3.3 CO2-EGS技术发展历程 15
1.3.4 CO2-EUL技术发展历程 16
1.3.5 二氧化碳强化采气技术的发展历程 16
1.4 二氧化碳地质利用与封存对温室气体减排的意义 18
第2章 二氧化碳地质利用与封存的工程地质风险 21
2.1 二氧化碳注入导致地表变形风险 22
2.2 二氧化碳注入导致地下裂隙生成及断层扩展风险 25
2.3 二氧化碳注入导致微震风险 26
2.3.1 加拿大Weyburn油田诱发微震 28
2.3.2 美国Decatur项目诱发微震 29
2.3.3 美国得克萨斯州Cogdell油田微震 29
2.3.4 阿尔及利亚In Salah项目诱发微震 30
第3章 二氧化碳地质利用与封存引发二氧化碳及咸水泄漏风险 33
3.1 二氧化碳通过盖层泄漏风险 35
3.2 二氧化碳及咸水通过断层泄漏风险 36
3.3 二氧化碳及咸水通过注入井或废弃油气井泄漏风险 40
3.4 二氧化碳及咸水泄漏环境污染风险 42
3.4.1 二氧化碳泄漏对大气及人体健康的影响 43
3.4.2 二氧化碳泄漏对植物的影响 44
3.4.3 二氧化碳泄漏对土壤及土壤生态系统的影响 45
3.4.4 二氧化碳及咸水泄漏对地下水的影响 46
第4章 二氧化碳对岩石和地下井的化学腐蚀风险 49
4.1 二氧化碳对储层岩石及盖岩的腐蚀 50
4.2 二氧化碳对地下井的腐蚀 53
4.2.1 二氧化碳对固井水泥石的腐蚀 53
4.2.2 二氧化碳对钢套管的腐蚀 57
4.2.3 二氧化碳腐蚀对井筒渗透率及水泥石机械强度的影响 60
第5章 二氧化碳地质利用与封存的风险监测与防控 65
5.1 二氧化碳利用与封存场地的监测系统设计 66
5.2 主要监测指标 70
5.3 二氧化碳地质利用与封存风险的可控性 72
5.4 二氧化碳地质利用与封存风险防控技术 74
5.4.1 二氧化碳储层咸水开采减压技术 74
5.4.2 抗二氧化碳腐蚀磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥体系开发 76
第6章 二氧化碳地质利用与封存示范工程的风险监测 87
6.1 国外示范工程风险监测 88
6.2 国内二氧化碳地质封存示范工程——神华CCS工程的风险监测 91
6.2.1 神华集团CCS工程的风险监测技术 91
6.2.2 神华集团CCS工程的风险防控 94
第7章 二氧化碳地质利用与封存样品分析先进技术 99
7.1 扫描电镜及能量色散X射线谱 100
7.1.1 电子束与物质的相互作用 100
7.1.2 扫描电镜原理与结构 102
7.1.3 能量色散X射线谱的原理与结构 104
7.1.4 扫描电镜及能量散射X射线的应用 105
7.2 X射线衍射及X射线电子计算机断层扫描 107
7.2.1 X射线与物质的相互作用 108
7.2.2 粉晶X射线衍射仪原理与结构 111
7.2.3 粉晶X射线衍射在CGUS研究中的应用 113
7.2.4 工业X射线电子计算机断层扫描原理与结构 117
7.2.5 工业X射线电子计算机断层扫描在二氧化碳地质利用与封存研究中的应用 119
7.3 聚焦离子束扫描电镜 123
7.3.1 离子与物质的相互作用 123
7.3.2 聚焦离子束扫描电镜原理与结构 124
7.3.3 聚焦离子束扫描电镜在二氧化碳地质利用与封存研究中的应用 125
7.4 电感耦合等离子质谱 128
7.4.1 电感耦合等离子质谱原理与结构 129
7.4.2 电感耦合等离子质谱在二氧化碳地质利用与封存研究中的应用 131
7.5 核磁共振成像 133
7.5.1 核磁共振与弛豫 133
7.5.2 核磁共振成像仪原理与结构 136
7.5.3 核磁共振成像在二氧化碳地质利用与封存研究中的应用 138
参考文献 143
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