油藏CO_2驱及封存过程中地化反应特征及埋存效率

油藏CO_2驱过程中,CO_2与地层水和岩石矿物发生化学反应,影响地层物性和CO_2的埋存形式。基于吉林油田某高温油藏的地层及流体性质,建立考虑地层水蒸发、水中CO_2溶解扩散、CO_2-地层水-岩石地化反应和孔渗关系的CO_2驱及埋存综合模拟模型,分析不同阶段的地化反应特征和CO_2埋存形式,研究CO_2注入方式对提高采收率和埋存效率的影响。结果表明:在CO_2驱油阶段,地化反应对储层孔隙度和渗透率产生一定影响,但对采收率的影响较小,CO_2主要以构造形式埋存于油藏内;在后续埋存阶段,气态CO_2通过地化反应不断转化为矿物形式,造成地层压力下降;水气交替注入方式可提高原油最终采收率和CO_2一次埋存效率,应为首选注入方式;对于其CO_2埋存量的不足,可在CO_2驱后注入一定的CO_2进行补充,同时起到维持地层压力的作用。     

CO_2地质埋存:国外示范工程及其对中国的启示

介绍了油藏埋存、气藏埋存、煤层埋存和盐水层埋存等CO_2地质埋存技术,并对各种埋存技术的成熟度及优缺点进行分析.综述了目前国外正在进行和将要进行的CO_2地质埋存示范工程,并从工程目的、CO_2气源、埋存体选择、资金来源、公众和政府的认可程度等方面总结示范工程的启示.建议中国应该加强国际间的合作,积极开展CO_2地质埋存技术的研究和应用,可在油田首先实施CO_2埋存示范工程,对国内各大盆地进行系统的埋存潜力评估,加强对盐水层地质资料的积累及对盐水层埋存机制的研究,鼓励发展与碳捕集和埋存技术相关的国产设备,制定合理的碳税政策等.     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组CO_2封存的地质条件研究

对鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组CO_2封存的地质条件,从基本物理条件、储层条件、盖层条件、水文地质条件4方面展开研究。研究认为,马家沟组的地层埋深、正常压力系统和中低温系统为CO_2的有效注入和封存提供了合适的基本物理条件;马家沟组储层具备储集CO_2的空间和能力;马家沟组之上不同规模封盖层的相互配置,有效提高了其封盖能力;马家沟组卤水层更是提供了适于CO_2封存的绝佳的流体环境。因此,鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组具备卤水层封存CO_2的优越条件,非常适宜进行CO_2的地质封存。     

鄂北致密气藏注CO2驱替提高采收率实验研究

在低渗透致密气藏注提高气藏采收率是目前世界研究的热点。为了揭示气藏中CO_2埋存与提高气藏采收率之间的关系和影响因素,开展了高温高压条件下CO_2驱替CH_4的长岩心实验。通过85℃下长岩心驱替实验研究了注入时机、注入速度、储层渗透率和地层倾角存在对CH_4采收率、CO_2突破时间及埋存的影响.实验结果表明:对气藏而言应早期采用衰竭开发到废弃压力再注气为最佳开发方式。CO_2驱替CH_4过程采收率在80.37%～94.83%,CO_2突破时间在0.6～0.7倍烃类孔隙体积(HCPV),CO_2突破时CH_4采收率在69.37%～91.87%。驱替速度越小,CO_2突破越快,最终CH_4采收率越小;高注低采45°比高注低采5°CO_2突破要早0.1倍孔隙体积(PV)左右,采收率低约1.02%;渗透率越低时,注入相同烃类孔隙体积的CO_2时CO_2的驱气效率更低,最终CH_4采收率越低。研究结果说明,气藏中注CO_2可提高气藏采收率及实施CO_2埋存,CO_2超临界性质、重力作用、低速下扩散以及CO_2在地层水中溶解不容忽视。     

盐水层中CO2扩散半径的计算方法

 CO₂地质埋存是温室气体资源化利用及减少大气温室气体排放的有效途径之一。在深部咸水层中实施CO₂地质埋存的减排处理,是减缓温室效应最有效的现实选择。针对CO₂在地下盐水层的埋存过程中,其超覆盐水层后存在渗漏和逃逸的风险,基于Buckley-Leverett驱油理论,研究并推导出CO₂对盐水层非活塞式驱动半径的计算公式,准确计算CO₂的扩散半径。计算结果表明,该计算式不仅可为CO₂盐水层封存的工程实践提供必要的理论依据,还为获得封存后存储介质中CO₂逸散风险的控制提供长期预测和数据的支持。     

CO2在深部咸水层中的埋存机制研究进展

 目前,在深部咸水层中实施CO₂地质埋存的减排处理,是减缓温室效应最有效的现实选择.CO₂在咸水层中的埋存机制主要包括构造圈闭埋存、残余气埋存、溶解埋存和矿物埋存4种基本方式.构造圈闭埋存是CO₂向上运动到致密隔层受到遮挡后,在地质体中聚集,形成CO₂气相埋存,构造圈闭埋存埋存包括闭合构造和开放构造,闭合构造的优势是可以有效限制储层中自由CO₂的横向和纵向运移,缺点是气水接触面被限制在一个十分小的接触区域中,从而限制了CO₂溶解,开放构造的优势是CO₂和周围地层水大面积接触,有利于CO₂溶解,缺点是需要对一个很大的区域进行精细表征以确定可能的气体泄漏路径并进行区域监控;残余气埋存是由于驱替和吸吮相渗滞后,部分CO₂以残余气形式被埋存起来;溶解埋存是CO₂溶解在水中,与水中的钙、镁、铁等离子发生反应生成碳酸盐矿物,实现CO₂圈闭埋存;矿物埋存是CO₂与储层岩石发生缓慢的化学反应形成碳酸盐矿物或HCO₃^-,实现CO₂埋存.各种埋存方式随埋存时间不同,发挥的作用不同,埋存安全性级别也各不相同.本文对咸水层CO₂埋存机制进行深入研究,以期指导中国咸水层CO₂埋存工程顺利进行.     

深部咸水层CO2地质封存对地层压力环境的影响

针对深部咸水层CO_2地质封存过程中流体的运移和压力的传递现象,利用美国Frio地区的CO_2咸水层封存试验实测数据,建立二维多岩相结构模型,模拟分析CO_2地质封存中CO_2注入阶段岩石孔渗性能的变化特征、岩层压力增加的变化特征以及CO_2羽流的演化规律。结果表明,超临界CO_2在驱替咸水溶液的过程中形成类似漏斗状的扩散晕,蒸发作用产生的盐沉淀主要位于井附近的单气相区,随着盐沉淀的增加,井周围的渗透率降低、压力积聚;盖层渗透性提高避免了储层内部出现过大压力,但却增加了泄漏的可能性。     

碳酸盐岩含水层注CO_2渗透率变化的研究

注CO_2过程中,CO_2-盐水-岩石之间的相互化学作用会造成储层损害。在EOR过程中,这些相互作用会影响其注入能力,同时也影响存储容量和密封完整性,这也是CO_2封存过程中的主要问题。该相互作用和其影响程度取决于以下几个参数:压力、温度、盐水盐度、CO_2注入速度及岩石特性。CO_2在地层盐水中溶解形成碳酸,从而溶解碳酸盐岩地层。与此同时,盐水中钙离子浓度增加可能导致碳酸钙沉淀。本文讨论了地层温度、CO_2注入速度对沉淀的影响,以及溶解和沉淀对油井性能的影响。结果表明,在高温和高注入速度条件下注CO_2能够增加岩心渗透率。岩心入口处渗透率增加,而岩心其它部分渗透率通常降低。     

碳封存工程泄漏超高CO2浓度对植被影响的多光谱遥感监测应用

利用天然CO_2气田模拟碳封存工程泄漏超高浓度CO_2后对生态环境影响研究基地,借助多光谱高分辨率遥感技术,在获取多个时相的卫星影像基础上,监测当地植被指数及变化趋势。结果表明:多光谱遥感技术能很好的应用于因高浓度CO_2泄漏造成的植被影响监测,既适用于微小尺度的精细监测,同时也对宏观范围内植被监测起到很好的效果,为完善我国二氧化碳地质封存工程环境影响监测技术方法体系提供科学支撑。     

纳米SiO2强化CO2地质封存页岩盖层封堵能力机制试验

页岩为CO₂盐水层地质封存常见盖层岩石类型,强化盖层封堵能力有利于提高CO₂地质埋存量和安全性。为探究随CO₂混注纳米SiO₂(SNPs)强化盖层封堵能力的有效性和可行性,对CO₂地质封存页岩盖层样品开展原地条件下的超临界CO₂酸蚀反应试验,基础组为页岩样品-地层水、对照组为页岩样品-地层水+超临界CO₂、优化组为页岩样品-地层水+SNPs+超临界CO₂,并采用核磁共振测试、场发射扫描电镜可视化观测、X射线衍射测试和岩石力学试验,探究CO₂酸蚀反应前后的页岩孔隙结构、表面形貌、矿物成分及力学性质特征。结果表明：优化组的大孔孔隙分量及孔隙度和渗透率增大幅度低于对照组;与对照组相比,优化组黏土矿物与碳酸盐岩矿物相对含量损失少,表明随CO₂混注SNPs可使岩样内部酸蚀作用减弱;SNPs在岩石端面吸附聚集或进入岩心孔喉,可使优化组页岩样品力学性能损伤程度降低;随CO_2...     

硅酸盐岩风化碳汇与我国热带季风区花岗岩流域碳循环*

为探讨岩石风化碳汇在环境变化过程中的作用,阐明硅酸盐岩风化作为地质时间尺度净碳汇在全球碳循环过程中的重要意义。综述了岩石化学风化与环境变化之间的关系,总结了岩石风化领域的研究进展,重点论述了有关玄武岩和花岗岩地区碳汇速率的研究成果。结果表明,学者对玄武岩流域的研究开展较早,涉及玄武岩台地、火山岛屿及大陆边缘火山带等代表区域,但由于其在陆壳硅酸盐岩面积比例较低,当综合评价全球硅酸盐岩的碳汇能力时,花岗岩地区更具代表性。有关花岗岩地区的研究集中在北美洲和欧洲地区,学者对亚洲季风区,尤其是热带季风地区关注较少。事实上,热带地区花岗岩风化速率为10.05~44.3 t·km~(-2)·y~(-1),平均碳汇能力达5.25×10~5mol·km~(-2)·y~(-1),与国内外已有成果相比,中国热带季风区花岗岩正经历快速风化和较高的CO_2吸收通量,加上区域内特殊的河流碳输送规律,该区域在全球碳循环研究中意义重大。然而,目前中国花岗岩流域碳循环研究主要在温带及亚热带地区展开,无疑,对于中国热带季风区花岗岩流域碳循环的研究应是学者未来关注的重点。     

CO2地质封存中储层岩石润湿性测量研究进展

多孔介质的润湿性是CO₂地质封存过程中的重要参数。基于润湿性测量方法和光学成像技术综述了CO₂封存条件下不同尺度的多孔介质润湿性测量技术，并分析了相关润湿现象。目前，岩石润湿性的测量主要分为：实验室尺度的表面润湿性测定、孔隙尺度的内部壁面接触角测定，以及宏观尺度的岩心整体润湿性评价。孔隙结构、矿物组成成分和表面粗糙度是孔隙尺度接触角的关键影响因素，它们会影响多孔介质的混合润湿特性并造成润湿滞后现象。根据不同局部驱替事件(如排水、渗吸)的接触角分布建立了孔隙尺度与连续尺度的岩石润湿性关系。最新研究发现，随着驱替的发展，岩石润湿性在排水和渗吸过程中发生了显著改变，但不同尺度的岩石润湿性的关系及润湿转变机理仍需要进一步研究。     

CO2 long-term diffusive leakage into biosphere in geological carbon storage

Prediction of CO2 leakage into biosphere is very important for risk assessment in geological carbon storage projects. Underground CO2 can be transported into bio- sphere through short term leakage due to fractures of wellbores or cap rocks, which has been extensively investi- gated, and long term leakage due to diffusion, which has few relevant studies. This paper presents a diffusive model for CO2 gradual leakage into biosphere during a long period after CO2 injection. First, the paper describes a general dif- fusive model with long term secondary trapping effects for C02 fluxes from underground into biosphere. Secondly, a simplified one-dimensional model is presented and solved for the CO2 concentrations in groundwater. The results show that the groundwater CO2 concentration will reach the maximum value at about 50th year after CO2 injection and then slowly decrease due to secondary trapping effects. Moreover, the partition coefficient is the dominant parameter for predicting the groundwater CO2 concentration while the convective mass transfer coefficient plays an insignificant role.     

屋顶绿地碳固定潜力的研究

屋顶绿化因为能减轻城市内涝、热岛效应和空气污染等一系列城市化带来的负面影响,在很多国家和地区已经得到推广和应用。通过野外调查对10个用草坪草建植的简单式屋顶绿地的碳固定潜力进行评价,并探讨影响其碳固定能力的各种因子。同化箱试验的结果表明,屋顶绿地在白天可以通过吸收和固定CO2,降低其周围空气中的CO2含量。在多云清冷的上午,由朝鲜结缕草或狗牙根为主建植而成的屋顶植被在1 h内吸收的CO2可达0.46 g·m-2,在5 min内同化箱里CO2体积分数的降低幅度可达42%(162×10-6);地上部分碳储量试验的结果表明,以草坪草为主建成的屋顶绿地植被的地上部平均固定的有机碳为92.55 g/m2。故屋顶绿地是城市内小型碳库,具有一定的固碳作用。同时,基质厚度与草坪草地上部分的有机碳含量呈显著的正相关,也说明基质厚度可能是影响屋顶绿地碳固定潜力的重要因素。     

Relative dielectric constant from dry rocks

Relative dielectric constant is an important physical factor in the theory of microwave remote sensing and electromagnetic transmission. This note reports the results of detecting relative dielectric constant from 197 rock samples. The regular pattern of the relative dielectric constant varying with microwave spectrum is revealed. The relative dielectric constants, correlated with the type, density, structure and chemical component of the rock, are discussed. The results are: ( i ) The relative dielectric constant is related to the frequency when it is measured within the frequency of 0.5–18 GHz. ( ii ) The real part of the relative dielectric constant among different types of rocks changes in a large range, the regular pattern of the change is from ultrabasic rock, basic rock, to intermediate rock, acid rock and sedimentary rock. The real part of relative dielectric constant gradually lowers, the change range is between 9 and 5. ( iii ) The real parts of relative dielectric constant have a marked positive correlation with the density of the rocks. ( iv ) The relative dielectric constant related with the structures of the rocks, the smaller the grain of rock, the larger the relative dielectric constant. ( v ) The real parts of relative dielectric constant related to chemical component of the rock are more complex. The imaginary parts of relative dielectric constant are markedly correlated with MnO and LOI, less correlation with Fe₂O₃, FeO, MgO, P₂O₅, and has no correlation with the rest variables.     

Recent progress in studies on the nano-sized particle layer in rock shear planes

Since the 1990s, an ultramicro-particle texture in nano- or micron-sized scale has been continually found in shear planes of various rocks, and recently further progress was made in generic physical mechanisms. In this article, the characteristics of the nano-sized particle layer in rock shear planes (including widespread distribution, layering texture, non-linear genetic mechanism, and multiple functions) on an ultra micro-scale were briefly introduced and more information was obtained by analyzing cases from home and abroad. Our findings suggest that (1) there is a paragenetic relationship between the development of shear frictional-viscous and the formation of nano-sized particles, and (2) in the shear movement, partitioning, segregating, and layering in rocks are initiated by the sliding motion of the nano-sized particle layer. Moreover, the plastic rheology of rocks is essentially the movement of ultra-micro-sized particles (nano-size and micro-size), and the nano-sized particle layer in rock shear planes is characterized by some particular physical and chemical effects.     

Comprehensive study on genetic pathways and parent materialsof secondary biogenic gas in coalbeds

The types of substances in coal rock used by microbes,the specific ways in which microbes produce secondary biogenic gas(SBG)and whether substances exist in the coal seam for the formation of a large amount of SBG are important basic scientific issues.This paper conducts a systematic and comprehensive research study on the above issues using methods such as the isotopic tracing of gas,the analysis of coal organic geochemistry,and gas-producing simulation experiments of coal.Results show that the formation of SBG is by the microbial reduction of CO2and the SBG-producing coal seam undergoes microbial degradation.The thermogenic heavy gaseous hydrocarbons have also been degraded by microorganisms and possibly transformed into microbialoriginated CO2.A large amount of CO2,a relatively large amount of H2and a certain amount of heavy gaseous hydrocarbons may form in the thermal evolution of coal.These substances and the microbial-originated CO2and coal seam water can finally become parent materials of SBG.These components are rich in coal seams of medium–low thermal evolution,which should be the main coal seams for SBG formation and exploration.     

无底柱分段崩落法巷道岩爆预测与防治措施

随着金属矿山相继进入深部开采,无底柱分段崩落法巷道岩爆问题成为采矿领域中主要的工程地质问题之一。主要介绍了巷道岩爆的表现形式和发生条件,并在综合考虑国内外学者提出的判断准则的基础上,采用多层次模糊综合评判法对巷道岩爆进行预测,最后提出了相应的防治措施。