1. 200+ 科学家呼吁加速海洋碳去除研究

彭皓

    今天，200多名国际知名科学家发表了一封公开信，赞同优先考虑和加速海洋二氧化碳去除研究和开发的必要性。这封信强调了评估海洋在二氧化碳清除方面的潜在作用的必要性，并强调了更好地了解风险和收益的紧迫性。     这封公开信由海洋学、环境科学和气候科学领域的杰出科学家签署，强调了加快海洋二氧化碳去除（OCDR）研究和开发的关键必要性。海洋二氧化碳去除是指有意增强或扩展生物或化学过程以将二氧化碳封存到海洋中。“IPCC已经明确表示，本世纪需要大规模去除二氧化碳，以阻止气温上升。因此，我们必须加快对所有二氧化碳去除途径（包括海洋）的负责任研究，开发和测试，以确定哪些方法最终可能是安全，公平和可行的，“伍兹霍尔海洋研究所所长兼主任Peter de Menocal说。     公开信的签署者表示致力于推进研究，促进创新，并倡导允许负责任的研究和测试的政策框架。他们强调迫切需要采取变革行动来应对气候变化，保护海洋生态系统，并确保子孙后代有一个可行的未来。这封信还强调了减少排放的首要重要性，碳去除协同工作，以帮助实现1.5摄氏度的目标。

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发布时间: 2023-10-12

2. 深水海底地层CO2注入和封存的可行性：案例研究

彭皓

   由于超临界CO2在陆上或近海浅水深度注入时具有移动性，因此可以通过任何管道或裂缝迁移，因此需要适当的物理捕获，并且还需要监测注入区域中的CO2迁移。此外，公众舆论、政府监管机构以及世界上一些最大的二氧化碳排放区缺乏二氧化碳注入地点的空间，鼓励研究其他替代办法，例如深水海底地层中的二氧化碳封存。    此外，在水深大于9,000英尺的深水沉积物中占主导地位的高压和低温下，科学家提出CO2应该变得比海水更密集，因此当液态CO2注入沉积物的前几百英尺时，即使没有地质密封和陷阱，也会保持浮力捕获。此外，关于深水沉积物中二氧化碳封存的研究和技术论文大多侧重于展示这一概念的潜力和可行性，但很少有文章证明在深水海底地层中注入和长期封存二氧化碳的可行性。     本文介绍了位于墨西哥湾、太平洋、北大西洋和日本海的几个案例研究的结果。大型时间尺度的储层模拟已经进行了长达250年，表明注入的液态CO2在某些沉积物物理特性下可以保留在深水沉积物中。因此，在压力、温度、沉积物类型、厚度、渗透率和孔隙度等特定条件下应用深水沉积物中的CO2封存提供了另一种有吸引力的技术解决方案，特别是对于可用于储存的油气田很少或陆上可用空间有限的地区。

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发布时间: 2023-10-12

3. NaCl水溶液中CO2水合物生长的分子动力学模拟

彭皓

     气候变化给世界各地的生物活动带来了巨大的不利后果。主要原因是过多的CO2被释放到大气中。近年来，以CO 2水合物的形式储存CO2是一个研究热点，其主要目的是减少碳排放以减轻温室效应。在这项工作中，我们使用分子动力学模拟方法研究了NaCl水溶液中CO2水合物的生长，并假设CO2在海洋中被封存。这项工作的温度为275 K，压力为10 MPa。在这些条件下，结构I型（sI型）CO2水合物在很短的时间内形成密度约为1150 kg/m3。模拟结果表明，在水合物生长过程中，Na+和Cl?被“驱动”在一起，水分子在该区域保持液态，它们靠近Na+和Cl?。根据基于赫什菲尔德分配（IGMH）分析的独立梯度模型（IGM），Na+不与任何离子/分子结合，阻碍水笼的形成，从而抑制水合物生长;Cl?与相邻的H2O分子形成多个H键，可以参与水笼的形成。然而，值得注意的是，并非所有的Cl-和附近的水分子都可以形成五元环或四元环;甚至一些水分子和Cl?也不能形成闭环。因此，不可能确定Cl?附近的水分子是否都处于液态或固态。

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发布时间: 2023-10-12

4. 海底注入系统可实现碳捕获和封存

彭皓

     本文由JPT技术编辑Chris Carpenter撰写，包含论文OTC 32460的亮点，“用于CCS应用的海底CO2注入系统：主题，挑战和机遇”，作者Julian P. Tucker和Kamaldip Randhawa，Baker Hughes。完整的论文讨论了与碳捕集与封存（CCS）应用中CO2注入海底系统设计相关的挑战和机遇。文本的范围包括现场开发考虑、系统操作和控制、干预、监测和屏障测试。对现有和计划中的CCS发展进行全球审查，以确定共同系统的特点和核心功能要求。本文回顾了与多个学科的 CO2 运输、注入和储存相关的主题，为与 CCS 应用中的 CO2 注入相关的海底系统设计提供整体指导和评论。

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发布时间: 2023-10-12

5. 准确预测含有二氧化碳和硫化氢的天然气水合物的解离压力，以实现有效的流动保证现象

彭皓

   本工作利用陈和郭的模型以及三个著名的状态方程（EoS），即彭-罗宾逊（PR）、彭-罗宾逊-斯特里耶克-维拉（PRSV）和Soave-Redlich-Kwong（SRK）来模拟高压条件下的水合物相行为。介绍了它们模拟纯天然气水合物和含有 H2S 和 CO2 的气体混合物的相行为的有效性，并根据公开文献在高压条件下提供的实验数据进行了测试。    开发的模型使用已发表的典型气体种类的Lennard-Jones细胞电位，这些气体物种形成水合物，假设吸附将在水合物结构的空腔中进行。基于文献实验相图数据对3个EoS的计算相图进行了优化，确定了平均偏差百分比较小的模型参数。    本文讨论了二元气体混合物水合物（如CH4-C 2 H6，CH 4-CO 2和CH4-H 2S）的相行为建模。这些模型显示了它们在理解较高压力下的流动保证现象方面的应用潜力。

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发布时间: 2023-10-12

6. 气蚀损伤诱导天然气水合物分解研究

彭皓

   天然气水合物（NGH）是一种清洁丰富的新兴能源，在多年冻土区和深海海底的土壤沉积孔隙中发展，难以开发。空化气泡含有强大的能量，可以有效分解水合物，并可能带来更高的开发效率。然而，空化损伤引起的水合物分解仍不清楚，水合物的损伤特征有待进一步研究。本文基于激光诱导气蚀损伤甲烷水合物的实验，对不同空化参数下空化对水合物分解的影响进行了研究。结果表明：1）空化对水合物分解有较强的促进作用，气泡破裂诱导的微射流是加速水合物解离的关键因素;2）在水合物分解过程中，生成的甲烷气泡对空化损伤效应有影响。3）较大的空化能量会导致更强的水合物损伤，而较近的对峙距离并不总是导致更持久的空化损伤。本文对空化气泡对水合物分解的影响进行了初步研究，为进一步研究空化作用水合物的机理提供了理论指导。

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发布时间: 2023-10-12

7. 羧甲基纤维素（CMC）水溶液中甲烷水合物形成的实验研究

彭皓

     在深水原油、天然气和天然气水合物的开发中，钻井作业期间的水合物形成成为流量保证和井筒压力管理的关键问题。为研究钻井液中甲烷水合物形成特征，在水平流环中进行了使用羧甲基纤维素（CMC）添加剂在水中形成甲烷水合物的实验，流速为1.32-1.60 m/s，CMC浓度为0.2-0.5 wt%。在实验中，流动模式被观察到为气泡流。实验表明，CMC浓度的增加阻碍了水合物的形成，而液速的增加提高了水合物的形成速率。在搅拌反应器中，水合物形成速率通常随着过冷条件的降低而降低。然而，在这项工作中，随着过冷条件的不断下降，水合物形成速率遵循“U”形趋势 - 最初减少，然后趋于平稳，最后增加。这是因为本工作中的水合物形成速率受水合物壳形成、压裂、脱落、气泡破碎等多种因素的影响，其传质过程比搅拌反应器中的传质过程更为复杂。针对当前实验条件，建立了基于传质机理的半经验模型，通过替换相应的相关性来预测非牛顿流体中气体水合物的形成速率。通过流变实验得到了所提模型的CMC水溶液流变模型。所提模型中水合物形成系数总体与实验数据相关。验证了水合物形成模型，预测的天然气水合物数量差异小于10%。

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发布时间: 2023-10-12

8. 悬浮和溶解物质对天然气水合物形成和解离的影响

彭皓

     在多年冻土区和海底，天然气水合物以结核丘等形式形成，它与海底土壤中的粘土和其他物质混合。自然地，它的性质在形成和解离过程中会发生变化。因此，本研究旨在研究不同组成和表面活性剂的膨润土等外来材料对天然气水合物形成和解离的影响。对不同条件下甲烷水合物形成和分解过程中的压力温度平衡进行了广泛的观察。本工作深入研究了膨润土和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）对水合物形成速率的影响。测试三种不同浓度（3%，5%和10%）的膨润土，然后测试三种不同浓度的SDS（300 ppm，500 ppm，1000 ppm），独特浓度为5%膨润土。为了比较目的，还进行了纯水的形成和解离。所有实验均以相同的压力开始，即440.2 psi。已经发现，与水相比，添加膨润土可以抑制水合物的形成，但是SDS可以有效地加速水合物的形成。

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发布时间: 2023-10-12

9. CO2 深水海底地层封存

彭皓

    最近的研究估计，海洋通过溶解和混合深水自然封存了自工业革命开始以来排放的人为CO40的约2%。此外，国际海事组织最近宣布，从2年开始，将允许在海底储存二氧化碳。迄今为止，几乎所有关于碳封存的研究、模拟和技术论文都集中在深盐含水层或枯竭的油气藏中储存超临界CO2007。然而，这种碳封存的一个关键限制因素是需要适当的物理捕获以及由于浮力效应和超临界CO2的迁移性而监测向上迁移的必要性。深水海底地层的碳封存提供了一种有吸引力的替代方案。    本文介绍了利用近海工业现有技术在墨西哥湾深水地层中固碳的可行性研究。我们描述了碳捕获和储存过程的每个步骤，并讨论了尝试从工业过程中捕获CO 2的技术限制，通过油轮将其运输到海上，钻探CO 2喷射器井，然后从浮动设施（如钻井船或半潜船）注入CO2。由于水深超过9,000英尺的高压和低温，注入前几百英尺沉积物的液态CO2将比周围的地层孔隙流体具有更高的密度，因此将被浮力捕获。此外，可能形成并填充孔隙空间的CO2水合物将作为额外的捕获机制。最后，在这些深度，可能泄漏的CO2将通过与海水反应并主要形成碳酸氢盐化合物而溶解。

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发布时间: 2023-10-12

10. 日本近海深水沉积物中的CO2封存

彭皓

    本文旨在介绍日本近海深水沉积物中CO2封存的技术可行性研究。首先讨论了目前可用于在2,9英尺以下的海底地层中成功运输和注入液态CO750的主要工艺，技术要求，技术和结构。然后，位于日本近海的三个存储站点;一个位于四国岛附近的西北太平洋;另一个位于日本海本州岛附近;最后一个位于西北太平洋更远的超深水（18,000英尺）;被选中进行储层模拟。    从这项研究来看，CO2捕获技术和运输手段似乎处于成熟阶段。此外，如果钻井和二氧化碳注入作业都部署钛或复合材料等新材料，估计当前和最新的第五代和第六代钻井船能够在水深超过5,6英尺甚至深达9,000英尺的海水中钻探非常浅的井。然而，目前还没有二氧化碳储存和注入设施来卸载海上的大量二氧化碳。因此，应在今后十年内为这些大规模作业设计、鉴定和测试一些概念，以便通过试点项目证明在海底地质构造中封存二氧化碳的技术可行性。

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发布时间: 2023-10-12