CCUS（碳捕集、利用与封存）项目是通过捕集工业过程或能源生产中产生的二氧化碳（CO₂），然后将其利用或封存，以应对气候变化和实现碳中和目标的重要技术手段。在CCUS项目中，利用碳同位素（C13）检测可以起到评估盖层（caprock）的封闭有效性、识别和评估岩石层之间的气串问题以及地表监测等作用。

1、通过碳同位素评估盖层的封闭有效性

初始碳同位素特征分析：在CCUS项目开始之前，会对封存层和盖层的碳同位素特征进行详细分析。这包括测定二氧化碳和盖层岩石中碳同位素的组成，建立一个基准，用于后续的监测和比较。

监测盖层完整性：在二氧化碳注入过程中和之后，通过定期取样和分析地下水和盖层岩石中的碳同位素组成，可以监测二氧化碳是否泄漏。

冠德公司碳同位素检测仪在某地A井监测CCUS封存图↓↓↓

CO₂来源：

1、A组2500-2600m处表现出相对高渗层特征，CO₂主体为CCUS注入气，但是此处以下的地层注入CO₂特征不明显，说明CO₂并非纵向扩散而来，应为断层调整后顺层运移而来。

其他层段所见CO₂同位素值在-15‰左右，处在有机和无机成因的边缘。

2、B组3600-3700m钻遇烃类明显非本地生烃，具有相对偏高的烃类演化程度，表明该段存在外来烃类的运移。

3、烃类运移显著层下部CO₂同位素偏重，表现出偏CCUS注入气特征。

2、通过碳同位素识别和评估岩石层之间的气串问题

不同的碳源（如煤、石油、天然气等）具有独特的碳同位素组成，这可以被视为它们的“指纹”。通过分析注入的二氧化碳和不同地层中气体的碳同位素组成，可以判断二氧化碳是否发生了迁移。

⑴ 在储层中，甲烷可能会与岩石矿物发生相互作用，如水岩反应或吸附作用。这些过程可能导致碳同位素分馏，使得甲烷的碳同位素值变重。

⑵ 气测值在后砂岩层段增大，但未在更浅的层段观察到相同现象，这可能表明存在一个有效的盖层，它阻止了气体向上运移。如果封盖层能够阻止甲烷的运移，那么它也能有效地封存CO₂。

C井甲烷碳同位素值在3000米附近迅速变重，气测在后砂岩层段迅速增大，说明封盖条件优异，该层位也是封存二氧化碳的良好层位。

3、通过碳同位素进行地表监测

在CCUS项目中，地表监测是确保二氧化碳（CO₂）封存安全的关键环节之一。地表土壤中的气体可以提供关于地下CO₂运动的信息。通过采集土壤气体样本并分析其碳同位素组成，可以检测到是否有封存的CO₂泄漏至地表。如果检测到与注入的CO₂具有相似碳同位素特征的气体，这可能表明存在泄漏。

碳同位素检测在CCUS项目中扮演着关键角色，不仅有助于优化和改进技术，加强我们对CCUS项目全过程的监控和了解，提高项目的可靠性和环境安全性，还能为科学研究、政策制定和项目的监测与验证提供重要支持。