温度压力对CO2地质储存中残余水的影响及作用机制

来源 :内蒙古大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Viola2007
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CO2-水-岩相互作用在CO2地质储存中起着至关重要的作用,CO2地质储存是通过以下几种不同的封存机制实现:构造与地层封存、毛细残余封存、溶解封存和矿物封存。其中,毛细残余封存是通过注入CO2置换孔隙水,减少储层孔隙空间内的水来提高CO2储存效率的一种封存机制。然而,在排水过程中形成的残余水不利于CO2储存。因此,需要探究CO2-水-岩系统中残余水的形成机制,从而尽可能的降低岩石孔隙中的残余水。“温度和压力”作为不同深度的储层间差异较为显著的因素,必会对CO2-水-岩系统中残余水的形成起到至关重要的作用,但是,其对残余水的影响及作用机制尚未被揭示。因此,开展“温度压力对残余水的影响及作用机制”的研究具有重要意义。本研究设定了3组温度(40℃、50℃和60℃)和3组压力(8MPa、10MPa和12MPa)组合的实验条件,进行了CO2-水-岩系统的驱替实验,得到了以下实验结论:本研究将排水过程划分为三个阶段:在第一阶段饱水岩心中的水从岩心夹持器的出口端流出并落入气液分离器中;在第二阶段,排水流速急剧降低,并达到了不可再降残余水饱和度;在第三阶段岩心孔隙中的水量(即不可再降残余水)维持恒定不再降低。通过对实验结果分析确定了残余水饱和度受温度和压力的影响机制。分析得出,在一定温度压力范围内,排水过程中不可再降残余水饱和度随着压力的升高而降低,随着温度的升高而增加。界面张力与残余水饱和度呈正相关关系;随着压力的上升,界面张力减小;而界面张力随着温度的升高而增加。在本研究的实验条件下,对P-T混合系统来说,温度对界面张力的影响大于压力对其的影响。此外,残余水饱和度随着CO2粘度的增加而减小,随着CO2密度的增加而减小,并且随着去离子水与CO2的密度差值的增加而增加。最终,本研究得出高压低温储层具有较好的储气效果,能实现较高的CO2储存效率。同时压力和温度的变化也会影响CO2的粘度和密度:使CO2处于高粘度和高密度状态时,也可以降低残余水饱和度。此外,优先选择低盐度储层(即地层水的粘度和密度较低时),亦可实现良好的CO2储存效果。
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