CO2地质埋存过程中溶蚀机理研究

论文摘要

目前,CO2地质埋存是一种有效解决温室效应的方式。CO2注入地层中,会发生一系列的地球化学反应,导致储层性质发生变化,影响CO2埋存的安全性、有效性。本文通过以下三部分研究地质埋存过程中发生的CO2-水-岩反应:（1）通过静态溶蚀实验研究了目标地层的CO2-水-岩相互作用,利用ICP-OES检测和全岩矿物测试分析岩心发生的CO2-水-岩反应;（2）通过岩心驱替实验实时监测驱替过程中岩心渗透率变化,利用SEM电镜测试观察岩心表面形态变化,并利用核磁共振检测分析驱替前后反应孔隙度变化;（3）利用PHREEQC软件中平衡相模块模拟了不同温度、压力对CO2-水-岩的影响。实验结果表明:（1）岩心中主要溶蚀矿物为白云石、长石类矿物,其中白云石溶蚀程度相对长石要剧烈的多,白云石随时间增长反应速率变慢,并在反应30天趋于平衡,长石溶蚀主要产生石英和高岭石和其他粘土矿物。岩心矿物的溶蚀速率随着压力的增大而增大,主要是压力影响CO2在地层水中的溶解度使溶液酸性增强造成的。（2）动态驱替过程中,岩心初始渗透率不同,其渗透率变化趋势也不同,主要是溶蚀、沉淀和运移作用相互作用的结果;SEM电镜显示碳酸盐矿物和长石发生溶蚀,长石溶蚀不明显,且石英没有发生溶蚀,但出现石英加大现象;CO2溶蚀作用使岩心孔隙度增大,分别表现为微孔隙尺寸减小,而大孔隙尺寸增大,数量增多。主要是因为次生矿物和粘土颗粒运移作用会堵塞孔隙、喉道产生无效孔隙或死孔隙造成微孔隙尺寸减少,而部分颗粒能通过大孔隙,以及溶蚀作用导致孔隙尺寸增大,数量增多。（3）溶蚀程度随温度升高而降低,随CO2压力升高而升高,主要是温度压力影响了CO2在地层水中的溶解度从而影响溶液的酸性,溶蚀速度也相应受到影响。得到三种长石稳定性依次为:钾长石>钠长石>钙长石。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•     1.1.1 二氧化碳地质封存研究背景
• 2-水-岩石相互作用'>    1.1.2 CO₂-水-岩石相互作用
• 2-水-岩反应国内外研究现状'>  1.2 CO₂-水-岩反应国内外研究现状
• 2 溶蚀对孔渗参数的影响研究'>    1.2.1 CO₂溶蚀对孔渗参数的影响研究
• 2-水-岩石的相互作用研究'>    1.2.2 CO₂-水-岩石的相互作用研究
•     1.2.3 存在的问题及选题意义
•   1.3 研究内容和技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 2-水-岩反应研究'>第二章 静态CO₂-水-岩反应研究
•   2.1 实验材料
• 2-地层水相互作用研究'>  2.2 CO₂-地层水相互作用研究
• 2-地层水-岩石相互作用研究'>  2.3 CO₂-地层水-岩石相互作用研究
•     2.3.1 实验方法及流程
•     2.3.2 离子浓度变化分析
•     2.3.3 矿物含量变化分析
•   2.4 本章小结
• 2-水-岩反应研究'>第三章 动态驱替CO₂-水-岩反应研究
• 2-水-岩反应对砂岩渗透率的影响研究'>  3.1 动态CO₂-水-岩反应对砂岩渗透率的影响研究
•     3.1.1 实验材料
•     3.1.2 实验方法及流程
•     3.1.3 实验结果分析
• 2 溶蚀后砂岩表面形貌变化'>  3.2 CO₂溶蚀后砂岩表面形貌变化
•     3.2.1 扫描电镜的原理及方法
•     3.2.2 实验材料
•     3.2.3 砂岩表面形貌变化
• 2 溶蚀对岩石孔隙结构的影响'>  3.3 CO₂溶蚀对岩石孔隙结构的影响
•     3.3.1 核磁共振检测原理
•     3.3.2 实验步骤
•     3.3.3 实验结果与分析
•   3.4 本章小结
• 2-水-岩反应'>第四章 PHREEQC软件模拟CO₂-水-岩反应
•   4.1 PHREEQC软件简介
•   4.2 滴定模型的建立
• 2-水-岩反应的平衡模拟研究'>  4.3 CO₂-水-岩反应的平衡模拟研究
• 2-水-岩反应影响'>    4.3.1 温度对CO₂-水-岩反应影响
• 2-水-岩反应影响'>    4.3.2 压力对CO₂-水-岩反应影响
•   4.4 本章小结
• 第五章 结论与建议
•   5.1 结论
•   5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李锋胜

导师: 杨浩

关键词: 地质封存,水岩反应,储层参数

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,石油天然气工业

单位: 中国地质大学(北京)

基金: 中石化低渗油藏水驱转CO_2驱油埋存机理研究项目

分类号: P618.13

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001530

总页数: 69

文件大小: 5008K

下载量: 81