碳地質封存技術介紹(2):灌注工程

 
2017/09/25 邱詠程 | 國立成功大學資源工程學系     312
 

碳封存是目前國際間認為,有潛力能夠處理人類所排放出的二氧化碳的一項技術。簡單來說,二氧化碳封存就是利用技術將二氧化碳封存在一個巨大的容器當中,而這個容器可以是天然或是人工的,利用不同的機制將二氧化碳緊緊的密封住,不讓它跑到大氣當中。碳封存的技術,可分為三個階段,首先是捕捉二氧化碳,進行完捕集的工作之後,傳送二氧化碳至我們要封存的地方,也就是前面提到的容器,最後利用該容器封存二氧化碳。

 

注意岩層能承受的壓力

 

規劃二氧化碳注入地層時,除了汙染的可能性、適當的封存地點等因素外,最重要的就是灌注工程與封存效率,若能夠找到最佳化的因素組合,將能夠封存大量的二氧化碳至地底。灌注工程的成功與否,取決於地層對於注入的流體的接受能力,一般而言,主要的限制條件是井底的注入壓力不能夠超過岩層所能承受的最大壓力,若是超過岩層所能承受的最大值,岩層就會有破壞的狀況出現,造成井孔(壁)崩壞,有洩漏之疑慮。因此,在這個大準則之下,任何會影響井底注入壓力的因素,都有可能影響岩層對於外來流體的接受能力。

 

而這些因素則可以分為,地層本身性質的影響與操作條件的影響。由於地層本身的性質,灌注力會受岩層的滲透率、鹽水的黏滯度、完井區間的厚度、壓縮度等因素影響;而操作條件部份,二氧化碳的注入速率也是主要的影響因素。灌注力(Injectivity)可以被量化為注入因子(Injectivity Index),注入因子越大表示地層越容易接受外來的流體,在壓力變化固定的情形,當二氧化碳的注入率越高時,注入因子也會提高;地層滲透性較佳的狀況下,流體在地層中較容易流動,注入因子也會提高;地層厚度較大的狀況下,注入因子也會較大;地層中鹽水的黏滯度越大,反而會使注入因子降低,這樣一來,二氧化碳就難以注入地層當中。國外研究顯示,二氧化碳和鹽水的混合相中,當移動能力越好的狀況之下,流體流動的速率也會越快,灌注力也能夠用來說明,因為二氧化碳注入地層而導致壓力的上升;此外,因為注入二氧化碳以及二氧化碳的流動導致的壓力抬升,可能引發岩層的破壞,因此可以利用此種現象來進行安全性的評估。

 

為因應氣候變遷,台灣也在2006年提出溫室氣體減量法草案,在十年的協商與溝通之下,最終在2015年6月,通過溫室氣體減量及管理法,溫室氣體減量法也是台灣首次明定因應氣候變遷的管理措施,由此可知台灣的減碳決心。然而,目前也有許多的學者正在進行碳封存技術的研究,也對於碳封存計畫有所寄託,希望在政府以及人民的共同努力之下,台灣能夠在碳封存這個領域當中有所突破,盡全力與其他國家一同分擔減緩溫室效應的重大任務!

 

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

審校:沈建豪