碳捕获与封存（CCS）技术通过捕获二氧化碳并将其储存于地下，旨在减少温室气体排放，越来越多的人认为这对缓解全球变暖危机至关重要。在丹麦北海，海底的白垩岩中蕴藏着枯竭的石油和天然气储量，现正考虑利用这些储量来储存二氧化碳，以便利用化石燃料工业已建立的基础设施。
然而，发表在《海洋与石油地质学》杂志上的一项新研究探讨了储存的二氧化碳与岩石中残留的石油和天然气（碳氢化合物）之间的相互作用可能带来的问题，这些残留物在白垩岩中可能高达30%，在砂岩中可能高达60%。
丹麦奥胡斯大学的Rasmus Stenshøj及其美国能源与环境研究中心的同事们对北海Halfdan油田的白垩样品进行了实验，这些样品仅几厘米厚，追溯至上白垩纪（6600万至1亿年前）。
在向岩石注入超临界二氧化碳（在特定温度和压力下同时具备气体和液体特性的状态）之前，研究人员重现了海底岩石的环境条件，持续了9天。随后，他们运用一系列化学和物理技术分析了超临界二氧化碳注入前后岩石样本中的碳氢化合物。
根据温度的不同，碳氢化合物存在不同的形式：0-100℃为轻质油，100-200℃为流动油，200-300℃为半流动油，300-375℃为不流动油，375-650℃为沥青。
初步结果显示，超临界二氧化碳使较轻的碳氢化合物穿透岩石，而较重的形式，如沥青和富含沥青质的不动油则被留在了岩石中。这可能会妨碍二氧化碳在岩石中的动员，从而影响碳捕获和储存系统的效率。
研究人员发现，系统出口点的压力变化导致更多的沥青和其他重碳氢化合物沉积，实验前占总岩石体积的10.5%，而之前仅为4.17%。总体来看，在出口点之前，重烃沉积明显增加，这被认为是由于超临界二氧化碳对碳氢化合物的吸收改变了其溶解度。Stenshøj及其合作者将这种从入口到出口不断增加的沥青现象称为雪崩效应。
在注入前后，进口附近的不可移动碳氢化合物和沥青的百分比相似，研究人员认为这是超临界二氧化碳通过原油相动员的证据，提取较轻的碳氢化合物并通过系统去除，留下较重的沥青。这被认为是二氧化碳对石油的直接推力，而非劈裂力造成的。
在注射前，通过显微镜分析样品，发现岩石孔隙中含有水和油的混合物，但随着超临界二氧化碳对石油的动员，石油逐渐取代水分布在岩石孔隙中，甚至积聚在被称为有孔虫的古代生物化石的微观外壳中。这是由于油被毛细力吸引到以水为主的孔隙中，导致样品变得更加油饱和，颜色变为深棕色。
碳氢化合物对超临界二氧化碳的溶解度响应是一个复杂的过程，受温度、压力、碳氢化合物含量和粘土变化的影响。显然，重碳氢化合物在出口点的积累会导致碳捕获和储存系统的堵塞，从而影响其效率。随着对这些基于碳氢化合物含量的储存系统选址研究的加强，可能对全球变暖产生真正影响的前景仍然是一个诱人的选择。
©2023 Science X Network
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希望本篇文章《丹麦的碳捕获和封存项目面临沥青形成的风险》能对你有所帮助！
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