赵 莉，刘 琦，马忠诚，彭 勃

（1.中国石油大学（北京）非常规油气科学技术研究院，温室气体封存与石油开采利用北京市重点实验室，北京 102249；2.中国建筑材料科学研究总院，绿色建筑国家重点实验室，北京 100024）

0 前言

CO2捕集、利用与封存技术（CCUS）是一项有望实现化石能源低碳利用的新兴技术，也是目前唯一能够大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖的可行性措施，是我国应对气候变化、实现减排目标的重要途径。如何避免CO2在封存后发生泄露或逃逸，实现长期安全封存是CCUS 技术亟需解决的关键问题之一，特别是固井质量差的井筒或老化井筒等将会是泄漏发生的主要区域［1-3］。CO2地质封存中可能发生的泄露途径如图1所示。

图1 CO2地质封存可能发生的泄露途径

Alcalde 等指出注入地质储层的CO2，将有98%可以实现永久地下封存，而2%的CO2主要会在废弃的注入井筒中发生逃逸［4］。CO2注入井井筒完整性的失效是其泄露的主要原因，而CO2对油井水泥的腐蚀是影响井筒完整性的主要因素之一。油井水泥在地质封存条件下，会受到CO2的腐蚀，进而发生结构损伤、封隔功能退化。CO2被注入地层中后将会溶于地层水中，发生水解反应生成碳酸，导致地层水体系的pH值下降。碳酸会与水泥水化产物氢氧化钙（Ca（OH）2）、水化硅酸钙（C-S-H）和钙矾石（AFt）等相互作用生成碳酸钙（CaCO3）和不具有胶结能力的无定型硅胶。随着碳酸不断消耗氢氧化钙，溶液pH值下降，发生中性化作用。水化硅酸钙颗粒相互靠拢收缩，发生碳化收缩作用。……