松辽盆地CO2-EGS热储层-地层水-CO2相互作用研究.pdfVIP

地 热 能 松辽盆地CO2．EGS热储层．地层水．CO2 相互作用研究 那 金，许天福，冯 波 (吉林大学环境与资源学院，长春 130021) 摘要：CO2．EGS运行时的水．岩．气相互作用对热储层孔渗特征有着重要影响，最终会影响储 层的产热能力。本文以松辽盆地增强型地热系统热储层为目标层，通过高温高压反应釜模拟 热储层地质环境下的水．岩．CO2相互作用及其对热储层的影响。实验后对岩样进行扫描电镜 和 x射线衍射 (XRD)分析 ，发现钾长石、钠长石和石英出现溶解现象，方解石先剧烈溶蚀 后 出现少量沉淀 ；岩样表面 出现次生碳酸盐矿物方解石和铁 白云石 的析 出。通过 TOUGHREACT建立反应性溶质运移模型，模拟上述实验的化学反应过程，模拟结果和实验 数据拟合较好。 关键词：CO2EGS；水．岩 CO2相互作用；室内实验；数值模拟 随着社会经济的高速发展 ，能源和环境问题 学反应，研究结果表明在 250℃以上的温度下矿物 日益受到人们的关注。干热岩是一种低渗透性高 的溶解和沉淀作用明显；Ueda等通过室内实验， 温岩体，主要是各种变质岩或结晶岩类岩体 ，普遍 研究了 2o0℃环境下花岗闪长岩、水和 CO2间的 埋藏于距地表 3—10km 的深处 ，其温度范围很 化学反应 ，结果表明 CO 使花岗闪长岩中的钙长 广 ，在 150～650。C之间。现阶段，干热岩地热资 石释放 Ca2，导致次生碳酸矿物的沉淀；Munz等 源是专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的 结合岩心流动实验和高温高压反应釜实验 ，在 热岩体 ，保守估计地壳中干热岩 (3～10km 深 100—250℃和2．12MPa条件下对CO2盐水一斜长 处 )所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气 石的相互作用机理开展研究；Re等通过高温高压 和煤炭所蕴藏能量的 30倍。增强型地热系统 反应釜实验 ，探讨 250℃和 25--45MPa条件下 (EnhancedGeothermalSystems，EGS)是采用人 CO2．水对花岗岩矿物组分的改造作用；日本几位 工形成地热储层的方法，从低渗透性岩体中经济 学者在一个干热岩现场进行了CO：注入花岗岩初 地采出深层热能的人工地热系统 ，即从干热岩中 步试验研究，探讨了 CO2注入后与花岗岩石可能 开发地热的工程。以CO2为载热流体的增强地热 发生的反应以及矿物的溶解沉淀情况 ；Wan等以 能系统 (即CO2．EGS)使得 CO2地质封存的同时 美国内达华州 DesertPeak地热田为研究区，应用 实现了地热资源的利用，是 目前研究的一个热点。 TOUGHREACT软件研究了 CO2一EGS运行中岩 CO2一EGS涉及复杂的地下物理、化学、热力学和 体矿物成分的时空演变特征；Xu等根据 c02．EGS 水动力学过程，系统中的水一岩一气相互作用对热储 热储层的共有特征，利用 TOUGHREACT软件建 层 的矿物组分 、水化学成分、物理特征 (如孔隙 立了具有代表性的一维反应性溶质运移模型，探 度、渗透率等)有重要的影响，最终影响储层的产 索了CO2注入后储层的矿物组分变化特征及矿物 能和净热提取效率。 溶解和沉淀对地层孔隙度、渗透性的影响。国外学 国外学者对 c02EGS热储层中CO2、水和岩 者虽然在 c02。EGS理论和试验方面开展了一些 石之间的化学反应做了大量研究。Liu等用电子显 研究，但是 CO：．EGS热储层矿物溶解