超临界二氧化碳地质封存机理实验研究

发布时间：2017-08-19 12:34

  本文关键词：超临界二氧化碳地质封存机理实验研究

  更多相关文章： 二氧化碳 盐水层 地质封存 相对渗透率 X射线衍射 流体分析

【摘要】：CO2地质封存(CCS, Carbon dioxide Capture and Storage)是减少大气中CO2含量从而抑制全球变暖的有效手段,受到世界各国的青睐。C02地质封存的方式主要分为油气藏封存、废弃煤层封存以及深部盐水层封存,根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)关于CCS技术的特别报告,深部盐水层封存是所有CO2封存技术中最有潜力的一种。在地层条件下的CO2通常以超临界状态存在,超临界态的C02具有密度大、粘度低、扩散系数大的特点,传质性能极强,有利于C02在盐水层中封存。超临界C02注入地下之后,由于盐水间密度差向储层上方移动,受到顶部盖层的阻挡停留在储层顶部,在构造封存、束缚封存、溶解封存和矿化封存等机理的共同作用下实现永久封存,过程中包含了复杂的物理和化学变化,如CO2在储层多孔介质中的迁移和扩散,与地层盐水的接触与对流混合,CO2-盐水-地层矿物间的长期反应造成的储层与地层流体性质变化。本文以地层条件下超临界CO2流动机理为研究对象,设计了模拟原地条件下超临界CO2驱替地层盐水的实验装置,并通过室内实验模拟的方法研究CO2在盐水层中的封存机理。通过非稳态法CO2驱替地层盐水实验,得到了不同驱替条件下CO2-盐水体系相对渗透率曲线的变化规律,分析实验结果可知：实验岩心的渗透率越低,其束缚水饱和度越低,曲线端点处CO2和盐水的相对渗透率越低；实验的温度越高,CO2的相对渗透率曲线变化越慢,束缚水情况下C02的相对渗透率越低；驱替压力的变化导致C02-盐水体系相对渗透率曲线形态变化,驱替压力升高时,体系中CO2的相对渗透率曲线变化越快,束缚水情况下CO2的相对渗透率越高,最终的驱替效率也越高。同时开展了超临界C02驱替实验前后岩石矿物与流体成分变化分析实验,分析对比CO2驱替前后地层岩石与流体组分的变化,分析实验结果可知,以石英、钾长石和斜长石为主的矿物成分化学性质稳定,不易与地层盐水发生反应；以高岭石为代表的各黏土矿物,在驱替实验前后质量有较明显变化,说明其在酸性条件下会与C02-盐水体系发生反应,禁锢住游离的CO2,是矿化封存作用的主要成分。
【关键词】：二氧化碳 盐水层 地质封存 相对渗透率 X射线衍射 流体分析
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X701
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-17
• 1.1 研究背景及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-13
• 1.2.1 CO_2封存现场实验研究现状8-11
• 1.2.2 CO_2盐水层封存实验与数值模拟研究11-13
• 1.3 研究存在的问题13-15
• 1.4 研究内容及技术路线15-17
• 第2章 超临界CO_2-盐水-岩石系统的相互作用17-44
• 2.1 超临界CO_2性质18-23
• 2.1.1 CO_2的物理性质19-22
• 2.1.2 CO_2的化学性质22
• 2.1.3 水-岩-气(CO_2)作用22-23
• 2.2 CO_2封存方式23-32
• 2.2.1 CO_2的地质构造封存作用23-25
• 2.2.2 CO_2的束缚封存作用25-26
• 2.2.3 CO_2与地层水的溶解作用26-30
• 2.2.4 CO_2与地层矿物的化学作用30-32
• 2.3 盐水层CO_2长期封存影响机理32-43
• 2.3.1 储层中CO_2羽流分布特征32-34
• 2.3.2 储层化学性质变化特征34-39
• 2.3.3 储层物性参数对长期封存的影响39-43
• 2.4 小结43-44
• 第3章 超临界CO_2驱替实验装置的研制44-51
• 3.1 装置的设计与主要技术参数44-46
• 3.1.1 实验装置简图44-45
• 3.1.2 装置主要技术参数45-46
• 3.2 实验装置各部分组成46-50
• 3.3 实验装置的操作流程50-51
• 第4章 CO_2-盐水相对渗透率变化规律实验研究51-63
• 4.1 实验样品选取51-52
• 4.1.1 岩心样品信息51-52
• 4.1.2 地层水样品信息52
• 4.2 气液非稳态相对渗透率测定方法52-56
• 4.2.1 实验步骤及实验要求52-53
• 4.2.2 气水相对渗透率计算方法53-54
• 4.2.3 相对渗透率曲线归一化处理方法54-56
• 4.3 实验结果数据分析56-61
• 4.3.1 渗透率变化对相对渗透率曲线的影响57-58
• 4.3.2 温度变化对相对渗透率曲线的影响58-60
• 4.3.3 压力变化对相对渗透率曲线的影响60-61
• 4.4 小结61-63
• 第5章 CO_2-岩石-盐水体系反应特征实验研究63-73
• 5.1 X射线衍射实验63-70
• 5.1.1 实验原理63
• 5.1.2 实验岩样及步骤63-64
• 5.1.3 实验结果分析64-70
• 5.2 流体分析实验70-72
• 5.2.1 实验步骤与实验原理70-71
• 5.2.2 实验结果分析71-72
• 5.3 小结72-73
• 第6章 结论与建议73-75
• 6.1 结论73
• 6.2 建议73-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-79

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本文编号：700751