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碳捕集、再利用與封存

二氧化碳儲集層地下地質探勘簡介

發布時間:109年07月01日

二氧化碳儲集層地下地質探勘簡介


儲集層是甚麼

  為了要找出適合做為二氧化碳地下儲存的地點,首先要找到藏身於地底深處的儲集層,而適合二氧化碳的儲集層即為砂岩層。砂岩的組成是細小的砂礫,當砂礫在層層堆疊之後,會被其他含有鈣質或鐵質的礦物黏住,然後成為一層厚實但是內含許多空隙孔洞的岩層。地底下砂岩層裡面的孔洞常常包含各種液體,例如像石油、天然氣、或是深層鹹水等等,而碳封存的概念是把二氧化碳灌入地底下的砂岩層中,擠出本來砂岩孔洞裏面的液體後,再讓二氧化碳轉換成礦物。二氧化碳在地下可以轉換成礦物的原因,是二氧化碳裡面的碳與地底礦物裡面的鈣與鐵在交互作用之後,轉化為碳酸鹽類礦物。碳酸鹽類礦物在填滿砂岩內的孔洞之後,碳就可以永久儲存於地層之中,達到減碳的效果。

 量測儲集層的大小:反射震測法

  儲集層在地下的位置往往都距離地表1到3公里甚至更深,在規劃碳封存計劃之前為了解除集層的大小,以方便評估二氧化碳的封存量,地質師會利用反射震測方法量測儲集層的範圍。反射震測的原理與腹部超音波類似,主要的差異是腹部超音波是用發射超音波到人體之內,然後藉由反射出來的波顯示各個器官的形狀,反射震測施作的時候是利用震盪震源車製造人工震波,同時以震波接收器接收反射震波,最後繪製成反射震測剖面,以方便進行儲集層位置與形貌的判斷。

 評估儲集層的儲集特性:地質鑽井與岩心採樣

  完成反射震測探勘之後,為了要確認地下儲集層的孔隙是否夠多,或是為了評估地層內含的礦物能不能與二氧化碳反應產生矽酸鹽類礦物,因此要進行鑽井採樣,把位在地底深部的岩石取出進行實驗。地層深鑽井進行的同時,也會放入感測器,量測地底下的溫度、電阻率、以及孔隙率等資訊,做為未來估算二氧化碳儲集量的參數。

▲震盪震源車:利用兩台震盪震源車同時產生人造震波,可以讓反射回來的訊號更清楚。

 

▲反射震測剖面立體圖與地層感測器探勘成果圖:含有紫色橫線的剖面圖代表每次反射震測量測的成果,較為明顯的橫線代表地層的邊緣。黃色的鑽井架位置代表地質鑽探井的位置,鑽探井下延伸的橘色與紫色線代表井下感測器量測到的電阻率與孔隙率資料。

 

▲地質鑽探井施工過程:
左上:鑽井井架與井場於施工時之狀況
右上:鑽井施工情形
左下:鑽井至地表下3000公尺處取得之岩心樣本及工作團隊合影
右下:取得全部1500公尺長之岩心樣本裝箱後狀況及工作團隊合影