王倩倩，张登峰，王浩浩，顾丽莉，杨劲，杨荣，陶军

（昆明理工大学化学工程学院，云南 昆明 650500）

二氧化碳（CO2）作为最主要的人为温室气体将引发全球气候变暖问题。为此，人类社会需要采取措施降低CO2的排放水平以缓解气候变暖趋势。研究表明，实施CO2捕集与封存技术（CO2capture and sequestration，CCS）能够削减能源行业排放CO2的20%[1]。CO2封存包括地质封存和深海封存，其中可用于地质封存的圈闭结构主要包括枯竭的油气藏、油层、深部咸水层和深部不经济性煤层等[2-4]。其中，强化煤层气（CH4）开采的深部煤层封存CO2技术（CO2sequestration in coal seams with enhanced coal-bed methane recovery，CO2-ECBM）引起了国内外学者的广泛关注[5-10]。一方面，深部煤层具有极可观的CO2封存潜力，据文献报道，全球范围内煤层CO2封存规模可以达到300～964Gt[11]；另一方面，由于CO2分子的极化率和电离势均高于CH4分子，因此CO2分子与煤体分子之间具有更深的吸附势阱，即吸附作用更强（图1）。上述煤分子与CO2及CH4分子之间的微观作用规律，将导致CO2在煤层封存的过程中驱替出CH4。获得的CH4资源在一定程度上将抵偿CO2的封存成本（图2）。

截至目前，国内外学者针对深部煤层封存CO2开展的研究工作和取得的研究成果主要包括：①不同储层条件下（温度、压力、煤的变质程度和平衡水含量），煤对单组分CO2及CH4的吸附性能[8，12-13]；②不同储层条件下，煤对CO2/CH4混合组分的吸附性能[14-16]；③饱和CH4煤样的CO2驱替行为[17-19]；④模拟储层条件下，煤吸附CO2后的基质溶胀效 应[20-22]；⑤深部煤层封存CO2潜力评价与实例分 析[23-25]。

图1 CO2和CH4分子在煤孔隙表面的吸附势能

图2 强化煤层气（CH4）开采的深部煤层封存CO2技术

深部煤层封存CO2是一个涉及多元流体与固体作用的过程。……