利用CO2及其混合气(CO2+H2S/SO2)改造砂岩热储的机理研究
批准号:
41402236
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
22.0 万元
负责人:
李义曼
依托单位:
学科分类:
D0702.环境水科学
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
罗璐、吕良华、庞菊梅、罗霁
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中文摘要
针对我国砂岩热储地热尾水回灌率低、地下水位持续下降的现实问题,特别是水热资源开发利用规模化的天津地区新近系馆陶组和咸阳地区新近系蓝田灞河组砂岩热储,本课题拟从地球化学角度探讨人工注入CO2及其混合气(CO2+H2S/SO2)改造砂岩热储的机理及其对改善储层孔隙度和渗透率的意义。通过开展水-岩-气反应实验、驱替实验以及相应的数值模拟,基于CO2及其混合气(CO2+H2S/SO2)注入前后热储层水样的水化学组分、氢氧同位素和碳同位素值和岩样的矿物组分、化学组分、表面形态以及孔隙度和渗透率变化,研究(1)天然条件下热储水化学形成机制;(2)砂岩热储对CO2及其混合气(CO2+H2S/SO2)注入的地球化学响应、可能的反应过程及其对储层孔隙度和渗透率的影响;(3)利用CO2或其混合气(CO2+H2S/SO2)改造砂岩热储的机理。这对提高砂岩热储尾水回灌率和实现地热资源可持续利用意义重大。
英文摘要
The low waste water reinjectivity into sandstone reservoirs has lead to problems of groundwater level keeping decreasing and environmental concerns, especially for Neogene Guantao formation in Tianjin and Lantianbahe formation in Xianyang area, where hydrothermal resources were commercially developed and exploited. This study tries to discuss the mechanisms of transforming sandstone reservoirs by injecting CO2 or its mixture with H2S (CO2+H2S/SO2) and its significances on improving porosity and permeability. Water-rock-gas interaction and migration experiments and corresponding numerical simulations for these two typical sandstone reservoirs will be carried out. Changes of hydrogeochemistry, hydrogen-2, oxygen-18 and carbon-13 of formation water, mineral & chemical compositions and surface morphology of cores and porosity & permeability before and after CO2 or CO2+H2S/SO2 injection were analyzed to study (1) water chemistry formation mechanism within natural conditions; (2) geochemical responses of sandstone reservoirs to artificial CO2 or CO2+H2S/SO2 injection and its influences on porosity and permeability; (3) the mechanisms of transforming sandstone reservoirs by injecting CO2 or CO2+H2S/SO2. This study will help solving problem of low reinjectivity of waste water for sandstone reservoirs and realizing both sustainable exploitation and utilization of geothermal energy and energy conservation.
针对我国砂岩热储地热尾水回灌率低、地下水位持续下降的现实问题,特别是水热资源开发利用规模化的天津地区新近系馆陶组和咸阳地区新近系高陵群组砂岩热储,探讨了CO2及其混合气(CO2+H2S)注入对砂岩储层孔渗性的影响及其对提高回灌率的意义。试图通过开展水-岩-气反应实验、驱替实验以及相应的数值模拟,研究(1)砂岩热储回灌难的主要原因及天然条件下热储水化学形成机制;(2)砂岩热储对CO2及其混合气(CO2+H2S)注入的地球化学响应、可能的反应过程及其对储层孔隙度和渗透率的影响;(3)利用CO2或其混合气(CO2+H2S)改造砂岩热储的机理。结果表明:(1)天津和咸阳地区的新近系地热水是由几万年甚至几十万年以前的大气降水间接补给的,长期的水-岩相互作用使其形成了现今的高矿化度Cl-Na型或者Cl•HCO3-Na型水;(2)固结差和粘土矿物含量高是导致回灌过程井孔周围发生堵塞的主要原因;(3)地热水属于不可更新的老水,回灌是可持续开发利用的必由之路;(4)CO2及其混合气(CO2+H2S)注入会通过降低地热流体的pH值,促进碳酸盐矿物和长石类矿物的溶解,使回灌井孔周围以溶解作用为主,使储层的孔隙度和渗透率得到改善,进而提高尾水回灌率。以天津和咸阳的新近系砂岩热储为例,CO2/ CO2+H2S注入后地热水pH值可下降0.5-2个单位,K、Na和Ca等金属元素被释放到热水中,使其含量增加;δ18O和δ13C的变化也进一步说明CO2注入后发生的强烈的地球化学过程,该过程导致热储的孔隙度和渗透率可分别增加10-20%(天津馆陶组)和20-50%(咸阳高陵群组),这对尾水回灌是非常有意义的。同时,实验和模拟结果还说明砂岩热储中碳酸盐矿物含量大小也影响着CO2注入对其孔隙度和渗透率的作用效果,含量越大,孔隙度和渗透率的改善效果越好,对尾水回灌越有利。
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Geochemical processes during hydraulic fracturing: a water-rock interaction experiment and field test study
水力压裂过程中的地球化学过程:水岩相互作用实验和现场试验研究
DOI:10.1007/s12303-017-0114-5
发表时间:2017-08
期刊:GEOSCIENCES JOURNAL
影响因子:1.2
作者:Li Yiman;Huang Tianming;Pang Zhonghe;Jin Chao
通讯作者:Jin Chao
DOI:10.1002/ghg.1645
发表时间:2017-02
期刊:Greenhouse Gases-Science and Technology
影响因子:2.2
作者:Yiman Li;Z. Pang
通讯作者:Yiman Li;Z. Pang
Geochemical response of a saline aquifer to CO2 injection: experimental study on Guantao formation of Bohai bay basin, EastChina
咸水层对CO2注入的地球化学响应——渤海湾盆地馆陶组实验研究
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Greenhouse gases: Sciences and Technology
影响因子:--
作者:Li Yiman;Pang Zhonghe;Yang Fengtian;Jin Chao
通讯作者:Jin Chao
碳酸盐岩热储对外源水回灌的地球化学响应及储层渗透率变化规律
- 批准号:42072328
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61万元
- 批准年份:2020
- 负责人:李义曼
- 依托单位:
国内基金
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