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:
61.0 万元
负责人:
李义曼
依托单位:
学科分类:
火山学和地热地质学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李义曼
中文摘要
水热型地热资源的大规模、可持续开发利用对改善北方地区雾霾、减少温室气体排放意义重大。但长期的采灌不平衡使开采区水位持续下降,且热储尾水直排也造成了诸多环境问题。基于碳酸盐岩储层易回灌的优势,本课题提出利用外源水回灌碳酸盐岩热储来恢复热储水量,达到可持续开发的目的,但外源水回灌对储层的影响和作用机理还不清楚。本课题拟选择天津东丽湖地区雾迷山组碳酸盐岩热储,利用水-岩相互作用实验(反应、驱替实验)和反应运移模拟,结合现场试验监测,(1)刻画不同时间尺度上热储对外源水回灌的地球化学响应(包括流体组分和同位素特征、矿物溶解沉淀特征等);(2)定量评价不同回灌情景下(回灌水类型、回灌量、回灌温度和时间等)热储渗透率的变化趋势及其对回灌的影响;(3)碳酸盐岩非均质性对回灌的响应;(4)基于不同回灌情景对热储的影响,给出外源水回灌碳酸盐岩热储科学、可行的方案,为相关政策制定提供依据。
英文摘要
Large-scale and sustainable exploitation of hydrothermal resources are important and necessary to help improving air quality and mitigating greenhouse gases emissions. However, longtime disequilibrium between production and reinjection causes continuous declining of water table and direct discharge of waste water leads to various environmental problems. Taking the advantages of high reinjectivity of carbonate reservoir, it’s proposed that using water from other sources reinjection to increase the total recharge, but its effects on reservoir and the mechanisms are unclear. With consideration of understanding the processes and its effects of reinjection using water from other sources, carbonate reservoir of Wumishan formation in Donglihu area of Tianjin city is chosen to carry out the water-rock interaction experiments and numerical simulations to study: (1) geochemical responses (including water chemistry, isotopes, minerals precipitation and dissolution) of carbonate reservoir to reinjection of water from other sources on different time scales; (2) quantitative assessment of changes of permeability of carbonate reservoir and its effects on reinjection within different conditions (e.g., water type, total volume, temperature and time for reinjection ); (3) effects of carbonate heterogeneity on reinjection; (4) possibility and optimization of reinjection to carbonate reservoir using water from other sources based on results of experiments and simulations. This can provide scientific basis for policy makers when considering reinjection by water from other sources.
水热型地热资源潜力巨大,其大规模、可持续开发利用对改善城市大气环境,特别是我国北方地区的雾霾、减少温室气体排放意义重大。本项目针对碳酸盐岩热储对外源水回灌的地球化学响应及其对储层孔隙度和渗透率影响这一科学问题,选择天津东丽湖地区蓟县系雾迷山组碳酸盐岩热储的岩芯和地热流体样品、东丽湖湖水和周边新近系馆陶组地热尾水进行了研究。通过对研究区10组地热水和多个岩心样品进行采样和测试,查明其属于偏碱性的Cl·HCO3-Na型水,TDS为1400-2200 mg/L,地热水年龄大约30万年,具有轻微的腐蚀性,不具有碳酸钙、硫酸钙和二氧化硅矿物的结垢趋势。储层温度和压力条件下开展的系列水-岩反应(24组)、驱替实验(18组)和现场试验(2种注入水情景)研究表明,回灌过程斜长石和白云石发生溶解,释放出K+、Ca2+、Mg2+,含铝组分、HCO3-和SiO2或H4SiO4等;同时溶液中的钾长石和伊利石逐渐过饱和而沉淀析出。水-岩相互作用促进了伊利石的生成,但其是一种富含钾的硅酸盐云母类粘土矿物,无膨胀性和可塑性。考虑到白云岩储层是已经完全固结好的基岩储层,且流体主要通过裂隙运移,回灌过程生成的方解石、石英和伊利石的量也比较少,对储层孔隙度和渗透率的影响应该可以忽略。实验结果显示沉淀量不超过参与反应岩屑的0.12 %,这个量比湖水回灌的影响略大,但对储层结构的影响仍可忽略。数值模拟结果也证明了这一点,在月尺度、年尺度、十年甚至百年时间尺度上,储层孔隙度和渗透率的变化很小。裂缝发育多且宽的岩心样品,回灌过程中,回灌水的渗流速度更大,储层的孔隙度和渗透率随时间基本没有变化。总的来说,对于华北地区雾迷山组基岩裂隙型热储,本实验中探讨的几种外源水进行回灌时,储层孔隙度和渗透率基本无变化,即外源水回灌碳酸盐岩热储具有可行性。未处理湖水直接回灌对储层的影响与处理后湖水差不多,所以考虑成本情况下,推荐直接回灌未处理湖水。
利用CO2及其混合气(CO2+H2S/SO2)改造砂岩热储的机理研究
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批准号:41402236
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:22.0万元
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批准年份:2014
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负责人:李义曼
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依托单位:
国内基金
海外基金