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超临界CO_(2)—水—岩相互作用下龙马溪组页岩物理特性演化及其对井壁稳定性影响
1
作者 雷刚 任建飞 +5 位作者 刘佰衢 熊健 刘向君 程万 梁利喜 黎子阳 《天然气工业》 北大核心 2025年第5期136-149,共14页
向页岩储层中注入超临界CO_(2)能够在提高页岩气采收率的同时实现CO_(2)地质封存,但CO_(2)—水—页岩会发生相互作用,导致储层孔隙结构及物理特性发生变化,进而影响井壁稳定性及页岩气产量,亟需开展相关机理基础研究。为此,以四川盆地... 向页岩储层中注入超临界CO_(2)能够在提高页岩气采收率的同时实现CO_(2)地质封存,但CO_(2)—水—页岩会发生相互作用,导致储层孔隙结构及物理特性发生变化,进而影响井壁稳定性及页岩气产量,亟需开展相关机理基础研究。为此,以四川盆地长宁地区下志留统龙马溪组页岩为研究对象,基于矿物组分测试、扫描电镜、超声波透射等室内实验,系统分析了超临界CO_(2)—水—岩相互作用对页岩物理特性的影响,进而建立了页岩储层井壁稳定性评价模型,定量评价了超临界CO_(2)—水—岩相互作用对井壁稳定性的影响。研究结果表明:①黏土矿物水化作用及超临界CO_(2)—水—岩相互作用均导致页岩孔隙度及渗透率增加、声波能量损失及力学强度下降,页岩在超临界CO_(2)—水环境中,声波信号呈现高频向低频迁移特征,声波速度降幅为去离子水环境的2.53倍,孔隙度与渗透率增幅分别为其1.57倍和2.60倍,力学参数平均劣化程度为去离子水环境的2.12倍;②去离子水环境主要引发黏土矿物水化膨胀和分散,而超临界CO_(2)—水环境则通过碳酸盐溶解与黏土水化协同作用,加剧孔隙结构演化;③相较于原状地层,黏土矿物水化作用、超临界CO_(2)—水—岩相互作用分别使临界坍塌压力当量密度提升20.9%和42.7%。结论认为:①井壁稳定评价模型预测的坍塌压力当量密度为1.57 g/cm^(3),与现场实测数据(平均值为1.53 g/cm^(3))吻合良好(平均误差为2.61%),验证了井壁稳定性评价模型的可靠性;②研究成果有助于认识超临界CO_(2)—水—岩相互作用下页岩物理特性演化机理,为页岩气安全高效开发提供理论支撑。 展开更多
关键词 龙马溪组页岩 安全高效开发 超临界CO_(2)—水—岩相互作用 室内实验 物理特性 演化机理 井壁稳定评价
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地质封存过程中CO_(2)注入对地层影响研究进展
2
作者 王展鹏 刘双星 +4 位作者 刘琦 杨术刚 张敏 鲜成钢 翁艺斌 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第4期632-640,共9页
CO_(2)地质封存作为碳捕集、利用与封存(CCUS)技术中的重要一环,决定了CCUS技术的发展潜力和发展方向,是实现“双碳”目标的有效手段,明确CO_(2)注入产生的一系列地层响应对于安全高效注入具有重要意义。压力提升是限制封存容量和封存... CO_(2)地质封存作为碳捕集、利用与封存(CCUS)技术中的重要一环,决定了CCUS技术的发展潜力和发展方向,是实现“双碳”目标的有效手段,明确CO_(2)注入产生的一系列地层响应对于安全高效注入具有重要意义。压力提升是限制封存容量和封存安全的主要因素,流体溶解运移沉淀是影响地层稳定性和封存效率的本质特征,储层可注性及盖层安全性是决定地质封存项目成败的关键。系统讨论了CO_(2)注入引起的压力聚集、压力传导、CO_(2)-水-岩相互作用、矿物溶解沉淀及岩石孔隙结构特征等方面的地层响应特征,总结了润湿性、孔隙度、渗透率、流体性质、岩石强度、盖层完整性、地表形变及断层活化对储层可注性和盖层安全性的影响,指出目前研究存在的压力变化规律难预测、反应机理不明晰、注入效率不高效、监测评估尚不完善等主要问题。未来需要深化对封存机理的理解,改善地层响应的监测和评估方法,加强环境风险评估,进一步推动CO_(2)地质封存技术的安全、高效应用,为应对全球气候变化问题提供有力支持。 展开更多
关键词 注入工艺 压力变化 CO_(2)-水-岩作用 孔渗特征 可注性
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CO_(2)长期注入对超低渗透储层及赋存流体性质影响实验研究
3
作者 杨红 杨康 +2 位作者 李鹏宇 刘瑛 李超跃 《日用化学工业(中英文)》 北大核心 2025年第7期853-860,共8页
延长油田为超低渗透油藏,储层渗透率低,纳米级孔喉占比高,孔喉结构复杂,地层水矿化度高、Ca^(2+)质量浓度高,CO_(2)-地层水-岩石和CO_(2)-原油作用对该类储层物性及赋存流体性质的影响更复杂。为此,基于化子坪、乔家洼和白豹三个CO_(2)... 延长油田为超低渗透油藏,储层渗透率低,纳米级孔喉占比高,孔喉结构复杂,地层水矿化度高、Ca^(2+)质量浓度高,CO_(2)-地层水-岩石和CO_(2)-原油作用对该类储层物性及赋存流体性质的影响更复杂。为此,基于化子坪、乔家洼和白豹三个CO_(2)驱油示范区,针对性开展了上述两种作用的影响规律研究。结果表明,CO_(2)长期注入对超低渗透油藏储层物性及流体性质具有较大影响。水岩反应后,岩心孔隙度、渗透率和接触角均下降,且下降幅度随注入压力升高均呈先增大后降低的规律,HCO_(3)^(-)和Ca^(2+)质量浓度随压力升高均呈先增大后稳定的态势;实际注气压力下,三个示范区岩心总体堵塞率分别为7.71%,8.65%和13.88%,且小孔隙堵塞更为严重,其堵塞率分别达到21.36%,26.66%和32.81%。受CO_(2)-原油作用影响的岩心孔隙度和渗透率呈现与水岩反应条件下相似的变化规律;注入压力升高,采出油中C_(3)-C_(14)和C_(15)-C_(29)含量增加,C_(30+)和沥青质含量降低,原油黏度对应迅速降低,且各组分和原油黏度在达到混相压力后稳定;实际注气压力下,岩心堵塞率分别为15.81%,18.85%和20.69%,并以中小孔隙堵塞为主,由于混相条件CO_(2)-原油作用更强,该类孔隙中白豹示范区岩心堵塞率较化子坪和乔家洼分别高20.84%和11.92%。 展开更多
关键词 超低渗透油藏 CO_(2)驱 水岩反应 沥青质沉积 延长油田
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CO_(2)-水-岩相互作用对砂岩储层微观孔隙结构及力学性质的影响
4
作者 卢铁 何辉 +3 位作者 孙义娟 杜丽媛 于丹丹 李晓彤 《西安石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期33-39,共7页
通过CO_(2)-水-岩反应实验,探究反应对于储层岩石矿物成分、微观孔隙结构、力学特性3个方面的影响。结果表明,CO_(2)-水-岩相互作用会导致储层中长石、方解石及部分黏土矿物发生溶解,生成高岭石为主的黏土矿物,进而影响储层微观孔隙结构... 通过CO_(2)-水-岩反应实验,探究反应对于储层岩石矿物成分、微观孔隙结构、力学特性3个方面的影响。结果表明,CO_(2)-水-岩相互作用会导致储层中长石、方解石及部分黏土矿物发生溶解,生成高岭石为主的黏土矿物,进而影响储层微观孔隙结构,导致储层孔隙度、渗透率的变化,并导致储层岩石弹性模量和硬度降低,地层渗透性变好,对CO_(2)封存产生积极的影响。研究对砂岩储层CO_(2)地质封存可注入性评价具有一定的理论指导意义。 展开更多
关键词 CO_(2)-水-岩相互作用 力学性质 微观孔隙结构 岩石矿物成分 地质封存
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气田采出水回注地层CO_(2)封存赋存状态研究
5
作者 杨术刚 任金蔓 +4 位作者 蔡明玉 刘浩童 刘双星 薛明 张坤峰 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第4期656-663,671,共9页
减污降碳协同增效背景下,气田采出水回注协同CO_(2)地质封存为推进减污降碳协同、拓展CO_(2)地质封存效益路径提供了一种重要途径。CO_(2)在气田采出水回注地层的赋存状态演化将直接影响CO_(2)的封存效率和长期安全性。从CO_(2)-气田采... 减污降碳协同增效背景下,气田采出水回注协同CO_(2)地质封存为推进减污降碳协同、拓展CO_(2)地质封存效益路径提供了一种重要途径。CO_(2)在气田采出水回注地层的赋存状态演化将直接影响CO_(2)的封存效率和长期安全性。从CO_(2)-气田采出水-储层岩石相互作用机理出发,运用PHREEQC软件,系统研究了CO_(2)压力、采出水矿化度、储层岩石类型和地层温度对溶解矿化相CO_(2)、自由相CO_(2)2种赋存状态的影响规律和作用机制,结合反应过程矿物组成与溶解矿化比例变化,分析了影响气田采出水回注地层CO_(2)赋存状态主控因素。结果表明:(1)长石、绿泥石是促进CO_(2)矿化反应的主要矿物,而伊利石与方解石则是主要的固碳矿物;(2)溶解矿化相CO_(2)物质的量(以下简称CO_(2)溶解矿化量)随CO_(2)压力的增加而增大,随气田采出水矿化度的增加而减小,砂岩体系中CO_(2)溶解矿化量随温度的增加而减小,而在灰岩体系中CO_(2)溶解矿化量随温度增加先减小后增加;(3)模拟条件下,CO_(2)压力变化导致的砂岩与灰岩体系中CO_(2)溶解矿化比例变化介于47%~72%,岩石类型差异导致的CO_(2)溶解矿化比例变化介于10%~45%,采出水矿化度与地层温度变化导致的砂岩与灰岩体系中CO_(2)溶解矿化比例变化分别介于2%~31%和3%~15%。研究成果对深化碳封存CO_(2)赋存状态演化及影响因素认识、推进气田采出水回注协同CO_(2)地质封存由理论研究向现场示范具有重要意义。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 气田采出水回注 减污降碳协同 PHREEQC软件 CO_(2)-水-岩相互作用 赋存状态
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采动岩体裂隙自修复的水-CO2-岩相互作用试验研究 被引量：18
6
作者 鞠金峰 李全生 +1 位作者 许家林 杨磊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3700-3709,共10页
采动破坏岩体易与采空区水、气发生一系列物理化学作用,促使裂隙发生导水能力降低的自修复现象;研究揭示导水裂隙的自修复机理对于科学评价地下水生态恢复能力、合理制定裂隙限流的保水采煤对策等具有重要的指导意义。基于砂质泥岩裂隙... 采动破坏岩体易与采空区水、气发生一系列物理化学作用,促使裂隙发生导水能力降低的自修复现象;研究揭示导水裂隙的自修复机理对于科学评价地下水生态恢复能力、合理制定裂隙限流的保水采煤对策等具有重要的指导意义。基于砂质泥岩裂隙岩样在酸性和碱性水溶液条件下的水-CO2-岩相互作用实验,揭示了裂隙在黏土矿物遇水膨胀以及次生矿物或沉淀物充填作用下的自修复机理和规律。结果表明:无论酸性或碱性水溶液条件,裂隙均具备自修复能力,但酸性水溶液条件下的自修复效果更好。裂隙自修复过程中存在渗透率“先快后慢”的分区特征;首先出现以裂隙面黏土矿物遇水膨胀作用为主引起的渗透率快速下降现象,其下降速度在碱性水条件下更快;其次随着时间的累积,裂隙面岩石矿物溶解、溶蚀形成的离子与水溶液中的阴阳离子、游离CO2发生离子交换化学反应,引起高岭石等衍生矿物或Fe(OH)3等沉淀物的生成,这些新的物质在裂隙面逐渐吸附堆积,不断降低裂隙的导水能力。由于实验砂质泥岩中铝硅酸盐矿物含量偏低,无法充分消耗加大通入量的CO2,导致多余的CO2会以碳酸的形式对裂隙面矿物形成溶蚀作用,从而引起裂隙开度及其水渗流能力的提高,表现出对裂隙岩石自修复进程的阻滞作用。 展开更多
关键词 导水裂隙 自修复 水-CO 2-岩相互作用 岩石矿物 保水采煤
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不同实验条件下利用二氧化碳合成片钠铝石的固碳研究
7
作者 曲希玉 温竞凯 +2 位作者 袁勇 施凯腾 陈铁鑫 《海洋地质前沿》 北大核心 2025年第3期89-98,共10页
CO_(2)的矿物捕获是最持久、最稳定的地质封存形式。片钠铝石作为一种天然的CO_(2)示踪矿物,其形成与CO_(2)注入密切相关,也是CO_(2)地质封存的重要固碳矿物。片钠铝石在地质背景中大量稳定存在的条件是制约CO_(2)矿化捕获的关键问题,... CO_(2)的矿物捕获是最持久、最稳定的地质封存形式。片钠铝石作为一种天然的CO_(2)示踪矿物,其形成与CO_(2)注入密切相关,也是CO_(2)地质封存的重要固碳矿物。片钠铝石在地质背景中大量稳定存在的条件是制约CO_(2)矿化捕获的关键问题,也是寻找CO_(2)地质埋藏地点的重要影响因素。为了探索利用CO_(2)快速合成片钠铝石的条件,对pH(8.5/9/9.5/10/10.5)、温度(100/120/140/160/180/200℃)和反应时间(6/12 h)3个主要影响因素进行了比较实验,并基于扫描电镜、X射线衍射分析阐明了合成片钠铝石的最佳条件。实验表明:在pH为8.5~10.5和温度为100~180℃的范围内,产物均为纯片钠铝石,合成量随pH和温度的升高呈先增加后减少的趋势,在200℃的温度下,片钠铝岩的结晶度降低,拟薄水铝石的含量增加。延长反应时间对产品质量没有明显的促进作用,在200℃下延长反应时间反而会加速片钠铝石的溶解。总的来说,140℃和pH 9.5是CO_(2)合成片钠铝石的最佳条件,也可能是地质封存CO_(2)的理想条件。 展开更多
关键词 片钠铝石 CO_(2)水岩相互作用 水热合成 最佳条件 CO_(2)矿物封存
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富氡地热水中δ^(34)S_(so4)^(2-)、δ^(13)C_(DIC)同位素特征及其意义——以息烽温泉为例 被引量：1
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作者 张中欣 罗腾 +3 位作者 陈正山 陈刚 杨晨 肖吉 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期643-652,共10页
贵州息烽温泉被誉为“亚洲第一氡泉”,富含多种有益元素。选取息烽地热水和与其有关的地表径流水及岩溶泉水为研究对象,利用水文地球化学、δ^(34)S_(SO_(4)^(2-))、δ^(13)C_(HCO_(3)^(-))同位素等方法对区内富氡地热水中硫、碳元素来... 贵州息烽温泉被誉为“亚洲第一氡泉”,富含多种有益元素。选取息烽地热水和与其有关的地表径流水及岩溶泉水为研究对象,利用水文地球化学、δ^(34)S_(SO_(4)^(2-))、δ^(13)C_(HCO_(3)^(-))同位素等方法对区内富氡地热水中硫、碳元素来源及水-岩作用过程进行研究。结果显示,地热水水化学类型为HCO_(3)·SO_(4)−Ca·Mg型,pH呈弱碱性,其阴离子主要为HCO_(3)^(−)和SO_(4)^(2−),阳离子主要Ca^(2+)和Mg^(2+),阴离子浓度变化范围为86—191.01 mg·L^(−1),阳离子浓度变化范围为20.7—57.4 mg·L^(−1)。地热水中δ^(13)C_(HCO_(3)^(−))值为−4.85‰—−9.12‰,计算得出CO_(2)的δ^(13)C_(CO_(2))值集中在−10.34‰—−13.99‰间,其参与水-岩反应的CO_(2)为幔源和土壤混合成因。δ^(34)S_(SO_(4)^(2-))值为25.41‰—27.53‰,与区内寒武系娄山关岩组中石膏中的δ^(34)S_(SO_(4)^(2-))值(26.73‰—29.57‰)一致。结合地热水中的阴阳离子含量、δ^(34)S_(SO_(4)^(2-))值和δ^(13)C_(HCO3)^(-)值的分析,可以认为大气降水入渗寒武系娄山关组碳酸盐岩地层发生的水岩反应主要为石膏的溶解,其次CO_(2)进入含水层与围岩发生水岩作用生成HCO_(3)^(−)。 展开更多
关键词 δ^(34)S_(SO_(4)^(2-)) δ^(13)C_(HCO_(3)^(-))水-岩作用 富氡地热水 贵州息烽
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CO_(2)-水-岩相互作用对CO_(2)地质封存体物性影响研究进展及展望 被引量：17
9
作者 杨术刚 蔡明玉 +3 位作者 张坤峰 曹冬冬 赵兴雷 刘双星 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期80-91,共12页
CO_(2)-水-岩相互作用是CO_(2)地质封存的核心问题,CO_(2)的注入打破了岩石-地层水化学平衡,引发的地层水化学性质改变、原生矿物溶蚀和次生矿物沉淀,会导致储层和盖层岩石孔隙度、润湿性、力学性质等物性变化并进而影响CO_(2)的注入能... CO_(2)-水-岩相互作用是CO_(2)地质封存的核心问题,CO_(2)的注入打破了岩石-地层水化学平衡,引发的地层水化学性质改变、原生矿物溶蚀和次生矿物沉淀,会导致储层和盖层岩石孔隙度、润湿性、力学性质等物性变化并进而影响CO_(2)的注入能力、封存效率以及封存安全性与稳定性。从CO_(2)-水-岩相互作用机制出发,系统阐述了CO_(2)-水-岩相互作用对地层岩石孔隙度、渗透率、润湿性、力学性质的影响研究进展。研究表明,CO_(2)-水-岩相互作用导致岩石孔隙度和渗透率的变化与其初始孔渗特征和矿物组成密切相关,岩石孔渗特征的改变直接影响储层的注入能力与封存潜力和盖层的封闭能力。润湿性的变化与初始亲水亲油特征有关,CO_(2)-水-岩相互作用通常会减弱亲水岩石而增强亲油岩石的水润湿性,进而影响多相流体在岩石孔隙中的微观分布与渗流特征。由于胶结物溶蚀以及溶蚀孔的形成,CO_(2)-水-岩相互作用会引起岩石损伤,抗压强度、抗拉强度、弹性模量等力学参数减小,一定程度上影响封存安全性。碳中和背景下,微纳米尺度孔隙、深地微生物介导、非纯CO_(2)或工业尾气注入、封存全周期等情景下的CO_(2)-水-岩相互作用及岩石物性响应仍有待深入研究。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 CO_(2)-水-岩相互作用 孔隙度 渗透率 润湿性 力学特性
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