南堡凹陷CO2在咸水层中的矿化封存机理.pdf

《南堡凹陷CO2在咸水层中的矿化封存机理.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、东北石油大学学报第38卷第3期2014年6月JOURNAIOFNORTHEASTPETRO1EUMUNIVERSITYVol_38No．3Jtin．2014南堡凹陷CO2在咸水层中的矿化封存机理李海燕，高阳，王万福。，陈昌照，黄海龙(1．中国石油大学(北京)地球科学学院，北京102249；2．中国石油安全环保技术研究院，北京102206)摘要：为了探讨COz注入咸水层后岩石及流体的变化，应用研制的高压釜实验装置，模拟地层条件下(109℃、33．1MPa)饱和CO2地层水一岩石相互作用，证明CO。矿化封存的可行性，并分析超临界C02注入后岩样中矿物的溶

2、蚀、沉淀及溶液的变化原因．实验前后岩心质量、扫描电镜及溶液检测资料对比结果表明：超临界的CO2溶于水使咸水层酸性增强，然后与碎屑岩储层砂岩相互作用改变砂岩的矿物组成，生成固碳新矿物，从而实现CO2的永久封存；在CO2水岩石相互作用的过程中，砂岩中的长石、黏土等可溶矿物发生溶蚀，同时也生成方解石、菱镁矿和菱铁矿等固碳矿物及高岭石、绿泥石等非固碳矿物，其中固碳矿物的生成表明该储层CO2封存的可行性和稳定性；模拟超临界CO2注入后，短时间内岩石中的长石溶蚀和黏土矿物的溶解过程及新矿物的沉淀，为COz在咸水层中的封存机制提供地球化学依据．关键词：cO；咸水层

3、；矿化封存；水岩石相互作用；南堡凹陷中图分类号：TEl22．23文献标识码：A文章编号：2095—4107(2014)03—0094—080引言目前，温室气体过度排放所产生的温室效应已经严重威胁整个生态系统，CO。减排已经成为全球急需解决的问题．在化石燃料还无法被新能源替代条件下，有效控制和削减CO。的排放量已成为一个亟待深入研究的课题l1]．当前，最有效的减排途径是大规模地捕集和储存CO(CarbonCaptureandStorage，简称CCS)_4]．其中，地下封存被认为是最有效和最具可行性的方式．CO地质封存的场所主要有无开采价值的煤层、油气

4、田和咸水层等[5]．根据国际能源署IEA(InternationalEnergyAgency)和联合国政府气候变化专门委员会IPCC(IntergovernmentalPanelonClimateChange)评价CO2封存量，其中以深部咸水层封存潜力最大，为40010000Gt]．咸水层适合用于碳封存：一是深部咸水层一般为含盐度较高的咸水层，不能作为水资源加以利用；二是咸水层圈闭构造发育更普遍；三是咸水层中存在适于CO储存的大型圈闭构造．注入后CO：相继发生4种封存机制]：构造封存、残余气封存、溶解封存和矿化封存．注入的CO在浮力作用下向上运移，垂

5、向上被盖层封堵，CO。以自由气的形式存储在构造圈闭中，而在吸吮过程中少部分以残余气的形式封存在岩石孔隙中j．随后发生溶解，溶解CO的地层水在密度作用下向下运移，对流作用促进溶解，酸性的提高可能溶解一些基岩矿物，CO与释放的金属离子生成稳定的碳酸盐，CO被固化在矿物里．由于矿化过程中有新矿物产生，因此矿化封存是目前最稳定、最持久的封存方式[9．百万年后注入的CO。可能大部分通过溶解或矿化封存方式存储在地层中，只有少量的构造和残余气，封存安全性随之增加．长期封存研究主要是通过数值模拟，但是具体反应机制需要通过储层条件下的实验获得，为模拟提供必要的参数．近

6、年来，中国的CO。封存工程受到重视．中国拥有众多的沉积盆地，有适合封存的场所．PangZhong—he等在中国第一个试点渤海湾盆地应用化学监测技术成功追踪到CO。的流动，WangTianye等通过实验方法论证鄂尔多斯盆地封存的可行性l_】．QiaoXiaojuan等论述中国苏北盆地圈闭的评价指标，估算收稿日期：2014—02—27；编辑：关开澄基金项目：国家自然科学青年科学基金项目(41202181)；中国石油科技创新基金项目(2012D-50060106)；国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2011CB707302)；国家科技重大专项(2

7、01lE24—09)；中国石油大学(北京)基金项目(KYJJ2O12一ol一27)作者简介：李海燕(1973一)，女，博士后，讲师，主要从事咸水层碳封存和油藏开发地质方面的研究．·94·东北石油大学学报第38卷2014年时可以调节(升高或降低)．I一一一一一一一一广一一一一一一一1一一一一一一一～T一一一一一一]]图2模拟地层高温高压条件下C0水一岩石相互作用实验装置Fig．2SchematicdiagramofCO2floodingwater-rockexperimentsimulatingstrataconditionofhightemperat

8、ureandhighpressure(7)调节转速，使岩心一咸水一超临界CO三相充分接触．(8)在反应过程中