编者按：这是关于碳捕获与封存系列五篇专题报道中的第三篇，从2009年4月6日至4月10日每日发布。
十多年来，挪威石油公司 Statoil Hydro 一直在其 Sleipner West 油田中从天然气中分离出导致气候变化的二氧化碳 (CO2)，并将其埋在海底之下，而不是排放到大气中。
该公司估计，自 1996 年以来，已将超过 1000 多万公吨的二氧化碳储存在地下约 3,300 英尺（1,000 米）深的砂岩层中，而这些二氧化碳都 留在原地，这意味着储存可能是 碳捕获与封存 (CCS) 挑战中最简单的部分。
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二氧化碳储存的基本原理很简单：储存天然气数百万年的同一 Utsira 砂岩地层也可以用来捕获二氧化碳，Statoil 的 CCS 顾问 Olav Kaarstad 解释说。一层 800 英尺（250 米）厚的砂岩层——多孔、易碎的岩石，将气体捕获在其颗粒之间的微小空间中——被相对不渗透的 650 英尺（200 米）厚的页岩和泥岩层（想想：硬化的粘土）覆盖。“我们并不太担心密封的完整性以及二氧化碳是否会在地下停留数百年，”Kaarstad 说。
该公司通过定期地震测试来监测其储存情况，这个过程很像地球的声波图，斯坦福大学全球气候与能源项目主任、水文学家 Sally Benson 说。监测表明，从 1996 年到今年 3 月，液态二氧化碳已扩散到约 3 平方公里的面积，仅占可用储存面积的 0.0001%。
“我们不是进入盐洞，也不是进入地下河。我们是进入微观的小孔，”德克萨斯大学奥斯汀分校的地质学家 Susan Hovorka 解释说，她曾在美国参与 试点项目。“加起来就是一个很大的储存空间。”
有多大？美国能源部 (DoE) 估计，根据 2008 年能源部地图集，仅美国就拥有地质储层（可渗透砂岩或深层盐水含水层形式）可储存 3.911 万亿公吨二氧化碳。这些储层足以容纳该国约 1,700 个大型工业源每年排放的 32 亿公吨二氧化碳。大部分储存地点靠近美国大部分煤炭燃烧地：中西部、东南部和西部。“至少有 100 年的二氧化碳封存能力，可能还要多得多，”Benson 说。
储存似乎也是长期的；封存的二氧化碳不仅仅是坐在岩石中等待逃逸的机会。几十年后，它会与周围的岩石形成碳酸盐矿物，或者它会溶解到与孔隙空间共享的盐水中，Hovorka 指出。事实上，当她试图使用天然气开采技术将二氧化碳从德克萨斯州代顿南部的一个测试地点抽出时，尝试完全失败了。
根据联合国政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 在 2005 年发布的 关于 CCS 的特别报告，一个经过适当选择的场地应能安全储存至少 99% 的封存二氧化碳超过 1,000 年。太平洋西北国家实验室高级研究科学家兼 IPCC 主要作者 James Dooley 认为这是一个可以实现的目标。“如果将 [二氧化碳] 推入砂岩需要这么多能量，那么将其取出也需要很多能量，”他指出。“就像油田一样，我们只能取出原始油藏中一半或更少的石油，大量的二氧化碳被困在里面。它被固定在岩石中。”
受到 Sleipner 项目成功的鼓舞，Statoil 最近在巴伦支海的 Snohvit 天然气田中启动了另一个二氧化碳注入项目，尽管他们需要建造一条 95 英里（150 公里）的海底管道，将二氧化碳输送到可以封存的地方。
自 2005 年以来，石油巨头 BP 及其在阿尔及利亚 In Salah 天然气田 的合作伙伴（包括 Statoil）每年从那里生产的 90 亿立方米天然气中分离出 10% 的二氧化碳，并将 100 万公吨液态二氧化碳通过另外三个井泵回底层的盐水含水层，耗资 1 亿美元。
BP 使用各种技术，包括卫星监测，来观察二氧化碳储存（和天然气开采）的影响。BP 替代能源部门 CCS 技术和工程经理 Gardiner Hill 表示，虽然某些区域因天然气开采而下沉了约 0.24 英寸（6 毫米），但在二氧化碳注入井附近，地面上升了约 0.39 英寸（10 毫米）。
“天然气已在地下存在约 2000 万年，因此我们知道 [储层] 具有完整性，”他说。能源部的 国家能源技术实验室 也在致力于开发适当的监测、验证和核算技术。
当然，BP 和 Statoil 进行这些 CCS 项目并非出于慈善目的。挪威政府对每公吨碳征收约 50 美元的碳税，这促使了 Sleipner 和 Snohvit 的二氧化碳封存。“成本只是税收的一小部分，”Kaarstad 说。“我们实际上从中赚钱。”
Statoil 和 BP 都预见到更多赚钱的二氧化碳储存机会。Hill 指出，如果大规模部署 CCS，社会将需要石油行业的专业知识——其“100 年的地下了解”，他说。“我们希望我们通过此积累的经验能够使 BP 能够利用未来的任何业务。”
“我的一个预测是，这将是一个非常大的产业，不仅储存地下二氧化碳，而且运输二氧化碳，”Kaarstad 补充说。“这不会在一夜之间发生，但几十年后可能会像天然气一样规模庞大。”