【摘 要】
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目前,CO_2地质埋存是一种有效解决温室效应的方式。CO_2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CO_2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CO_2-水-岩反应:(1)通过静态溶蚀实验研究了目标地层的CO_2-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CO_2-水-岩反应;(2)通过岩心驱替实验实时监测驱替过程中岩心
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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。
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