CO2地质封存—地热开发—地下储能协同技术发展现状与展望

来源：石油科学通报杂志2026年第3期北京时间：

作者：崔启亮, 宋先知, 石宇, 王高升, 杨子江

单位：1 中国石油大学(北京)深层地热富集机理与高效开发全国重点实验室， 北京 1022492 中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室， 北京 1022493 西南交通大学地球科学与工程学院， 成都 611756

摘要：CO2地质封存—地热开发—地下储能协同技术是有机结合CO2地质封存、地热开发利用与压缩CO2储能技术的新颖尝试，是助力我国尽快完成“双碳”目标的关键技术。为此，本文凝练了CO2地质封存—地热开发—地下储能协同过程关键协同理论机制，梳理了CO2封存与羽流地热系统、增强型地热系统、含水层储热和压缩气体储能等技术协同的特点和技术现状，总结了每种技术目前面临的主要挑战，最后提出了CO2地质封存—地热开发—地下储能协同技术路径，并展望了协同技术未来的发展趋势。CO2地质封存与地热开发和地下储能相结合后，涉及两相渗流、传热、岩体变形和矿化反应之间复杂的相互作用，循环储能使各物理场时空演化规律更加复杂。现有协同技术，包括CO2羽流地热系统、CO2增强型地热系统、CO2含水层储热系统和压缩CO2储能系统，已在流动传热特性、多场耦合规律、系统性能优化等方面开展了广泛的研究工作，为CO2地质封存—地热开发—地下储能协同技术奠定了良好基础。三者协同可以实现“低碳—取热—储能”的三重目标，是未来能源系统低碳化的重要方向，有望成为“双碳”目标下的关键技术。主要的研究方向分为以下4个方面：(1)协同过程热—流—固—化多场耦合机制研究；(2)多孔储层改造与缝网长期稳定性分析；(3)封存潜力与取热性能综合评价优化；(4)封存—取热—储能全生命周期智能化调控。随着深地勘探技术的不断发展，超深储层将成为CO2地质封存—地热开发—地下储能协同技术重点关注的选址对象。目前CO2地质封存—地热开发—地下储能协同相关理论技术仍处在起步阶段，亟需解决工具设施腐蚀结垢、高温高压环境系统适应性以及与其它能源系统耦合等难题。未来应持续攻关协同系统多场耦合机制、储层改造评价和系统性能优化等关键技术，推动CO2地质封存、地热开发利用与地下储能协同技术的现场应用，并加快向深地化、智能化方向转型，积极适应全新挑战。

关键词：地热开发,CO2地质封存,CO2羽流地热系统,CO2增强型地热系统,CO2含水层储热,压缩CO2储能,碳中和

基金资助：国家自然科学基金委员会杰出青年科学基金项目“油气井流体力学与工程”(52125401);高等学校学科创新引智基地(B25049);编号：B17045(B17045);国家自然科学基金联合基金项目(U24B2032);国家自然科学基金面上项目(52374010);国家自然科学基金创新研究群体项目(2421002)