地下水作用下灰岩裂隙溶解扩展过程实验研究
发布时间：2021-03-28 11:01
地下水对灰岩裂隙的溶蚀作用决定灰岩地层中岩溶发育速度及规模,深入研究地下水作用下灰岩裂隙溶解扩展过程对科学认识岩溶动力系统特征及运行规律具有重要的意义。本文选取柴达木盆地石灰沟地区灰岩为研究对象,开展了不同温度、压力条件下的灰岩裂隙溶解扩展实验。由于CO2地质储存储层中的岩溶作用是一种特殊条件下的岩溶类型,所以本文专门研究了CO2地质储存温度压力下的灰岩裂隙溶解实验。在不同温度、CO2分压、流量条件下将饱和CO2水溶液注入人造灰岩裂隙,监测裂隙上下游压差及出口流量,取裂隙出口水样测试Ca2+浓度;通过样品矿物组成、微观结构、温度、CO2分压、流量与裂隙张开宽度、出口Ca2+浓度、反应级数（n）、反应速率常数（Kc）间的关系,揭示地下水作用下灰岩裂隙溶解扩展过程。在岩溶动力系统中,CO2-H2O-CaCO3三相间的物质、能量传输转化关系决定岩溶发育规...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
岩溶动力系统概念模型（袁道先等，2002）
图 1-2 灰岩地区不同环境中的 CO2分压值（Pa，图中数据=logPCO2；修改自 Kempe，1979））1.2.3 CO2地质储存条件下灰岩储层溶解研究现状随着对温室气体的研究进展，CO2地质储存在灰岩油气储层、深部含水层中时的作用特征研究越来越受到人们的关注。在灰岩 CO2气藏储层和 CO2地质储存领域内，灰岩地层中的孔隙、裂隙既是油气的贮存空间，又是地下流体与碳酸盐矿物发生相互作用的场所。在灰岩储层中，孔隙、裂隙体系中的碳酸盐矿物和水(或地质流体)发生相互作用，改变孔隙、裂隙的几何形状和孔隙、裂隙内流体的水力性质、运输性质(Noiriel et al.,2013)；同时，随着碳酸盐矿物的溶解灰岩储层的孔隙度也发生变化 (Luhmann et al.,2017)。因为储层条件下的灰岩表面反应速率非常大，所以灰岩裂隙表面经常发生不均质溶解(Egermann et al., 2005)，且沿着富含 CO2水的水流方向灰岩裂隙很容易产生单一的宽通道（Durham et al., 2001）。另外，当 CO2封存在大的灰岩储层或深部含水层中时，
图 2-1 岩芯样品取样钻孔地理位置图 （修改自李宗星，2016）表 2-1 岩芯样品岩性、埋藏深度、取样钻孔编号及尺寸参照表编号 岩性 埋藏深度（m） 长度（mm） 钻孔编号 直径（mm）S1生屑灰岩 285 81.20 ZK5-2 60.00S2微晶灰岩 137 84.90 ZK5-1 60.00S3微晶灰岩 302 60.10 ZK5-1 60.00S4生屑灰岩 106 61.30 ZK5-2 60.00S5微晶含白云石灰岩 349 58.28 ZK5-2 60.00S6粉-砂屑含白云石灰岩 267 60.80 ZK5-2 60.00
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国西南岩溶关键带结构与物质循环特征[J]. 曹建华,杨慧,张春来,吴夏,白冰,黄芬. 中国地质调查. 2018(05)
[2]钙华在第四纪研究中的应用:以青藏高原为例[J]. 汪智军,殷建军,袁道先. 科学通报. 2018(11)
[3]岩溶地下水特点与研究热点[J]. 袁瑞强,邓新平. 水资源研究. 2018(01)
[4]柴达木盆地地温场分布特征及控制因素[J]. 李宗星,高俊,李文飞,吴剑锋,刘成林,马寅生. 地学前缘. 2016(05)
[5]柴达木盆地北缘东段石炭系残留分布及控制因素[J]. 程荣,肖永军,林会喜,柳忠泉,王大华,李军亮,柴先平,丁丽荣. 地学前缘. 2016(05)
[6]柴达木盆地东北部晚古生代盆地构造环境:来自碎屑岩地球化学的证据[J]. 孙娇鹏,陈世悦,刘成林,马寅生,尹成明,彭渊,邵鹏程,马帅,刘金. 地学前缘. 2016(05)
[7]柴达木盆地欧龙布鲁克地区构造演化研究[J]. 代昆,刘成林,肖敦清,马寅生,彭渊,张瑄,郑策,张艳芳,孙娇鹏. 地学前缘. 2016(05)
[8]柴北缘东段克鲁克组泥页岩储层特征[J]. 陈世悦,刘金,马帅,刘成林,李宗星. 地学前缘. 2016(05)
[9]柴达木盆地东部石炭系葡萄状灰岩缝洞的发现及成因分析[J]. 彭博,刘成林,李宗星,马寅生,曹军,张旭,梁德秀,王冰,马帅. 地学前缘. 2016(05)
[10]风化作用对烃源岩有机质丰度的影响:以柴北缘石灰沟克鲁克组为例[J]. 杨元元,马寅生,刘成林,程海艳,李宗星. 地学前缘. 2016(05)
博士论文
[1]地层温度压力条件下低渗透砂岩中CO2-CH4-H2O的毛细作用研究[D]. 赵艳.中国地质大学(北京) 2018
[2]柴达木盆地构造特征及石炭系勘探前景[D]. 杨超.中国石油大学 2010
本文编号：3105445
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
岩溶动力系统概念模型（袁道先等，2002）
图 1-2 灰岩地区不同环境中的 CO2分压值（Pa，图中数据=logPCO2；修改自 Kempe，1979））1.2.3 CO2地质储存条件下灰岩储层溶解研究现状随着对温室气体的研究进展，CO2地质储存在灰岩油气储层、深部含水层中时的作用特征研究越来越受到人们的关注。在灰岩 CO2气藏储层和 CO2地质储存领域内，灰岩地层中的孔隙、裂隙既是油气的贮存空间，又是地下流体与碳酸盐矿物发生相互作用的场所。在灰岩储层中，孔隙、裂隙体系中的碳酸盐矿物和水(或地质流体)发生相互作用，改变孔隙、裂隙的几何形状和孔隙、裂隙内流体的水力性质、运输性质(Noiriel et al.,2013)；同时，随着碳酸盐矿物的溶解灰岩储层的孔隙度也发生变化 (Luhmann et al.,2017)。因为储层条件下的灰岩表面反应速率非常大，所以灰岩裂隙表面经常发生不均质溶解(Egermann et al., 2005)，且沿着富含 CO2水的水流方向灰岩裂隙很容易产生单一的宽通道（Durham et al., 2001）。另外，当 CO2封存在大的灰岩储层或深部含水层中时，
图 2-1 岩芯样品取样钻孔地理位置图 （修改自李宗星，2016）表 2-1 岩芯样品岩性、埋藏深度、取样钻孔编号及尺寸参照表编号 岩性 埋藏深度（m） 长度（mm） 钻孔编号 直径（mm）S1生屑灰岩 285 81.20 ZK5-2 60.00S2微晶灰岩 137 84.90 ZK5-1 60.00S3微晶灰岩 302 60.10 ZK5-1 60.00S4生屑灰岩 106 61.30 ZK5-2 60.00S5微晶含白云石灰岩 349 58.28 ZK5-2 60.00S6粉-砂屑含白云石灰岩 267 60.80 ZK5-2 60.00
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国西南岩溶关键带结构与物质循环特征[J]. 曹建华,杨慧,张春来,吴夏,白冰,黄芬. 中国地质调查. 2018(05)
[2]钙华在第四纪研究中的应用:以青藏高原为例[J]. 汪智军,殷建军,袁道先. 科学通报. 2018(11)
[3]岩溶地下水特点与研究热点[J]. 袁瑞强,邓新平. 水资源研究. 2018(01)
[4]柴达木盆地地温场分布特征及控制因素[J]. 李宗星,高俊,李文飞,吴剑锋,刘成林,马寅生. 地学前缘. 2016(05)
[5]柴达木盆地北缘东段石炭系残留分布及控制因素[J]. 程荣,肖永军,林会喜,柳忠泉,王大华,李军亮,柴先平,丁丽荣. 地学前缘. 2016(05)
[6]柴达木盆地东北部晚古生代盆地构造环境:来自碎屑岩地球化学的证据[J]. 孙娇鹏,陈世悦,刘成林,马寅生,尹成明,彭渊,邵鹏程,马帅,刘金. 地学前缘. 2016(05)
[7]柴达木盆地欧龙布鲁克地区构造演化研究[J]. 代昆,刘成林,肖敦清,马寅生,彭渊,张瑄,郑策,张艳芳,孙娇鹏. 地学前缘. 2016(05)
[8]柴北缘东段克鲁克组泥页岩储层特征[J]. 陈世悦,刘金,马帅,刘成林,李宗星. 地学前缘. 2016(05)
[9]柴达木盆地东部石炭系葡萄状灰岩缝洞的发现及成因分析[J]. 彭博,刘成林,李宗星,马寅生,曹军,张旭,梁德秀,王冰,马帅. 地学前缘. 2016(05)
[10]风化作用对烃源岩有机质丰度的影响:以柴北缘石灰沟克鲁克组为例[J]. 杨元元,马寅生,刘成林,程海艳,李宗星. 地学前缘. 2016(05)
博士论文
[1]地层温度压力条件下低渗透砂岩中CO2-CH4-H2O的毛细作用研究[D]. 赵艳.中国地质大学(北京) 2018
[2]柴达木盆地构造特征及石炭系勘探前景[D]. 杨超.中国石油大学 2010
本文编号：3105445
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