吉林大学学报(地球科学版) ›› 2015, Vol. 45 ›› Issue (5): 1493-1501.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.201505204
那金, 许天福, 魏铭聪, 冯波, 鲍新华, 姜雪
Na Jin, Xu Tianfu, Wei Mingcong, Feng Bo, Bao Xinhua, Jiang Xue
摘要：
增强型地热系统(EGS)是采用人工形成地热储层的方法,从低渗透性岩体中经济地采出深层热能的人工地热系统。以CO2为载热流体的增强地热能系统(CO2-EGS)是实现CO2减排和深部地热资源开发的有效手段,系统运行时的水-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。笔者利用高温高压反应釜模拟CO2-EGS高温下的热储层-盐水-CO2的相互作用,通过对实验中反应液离子成分变化和岩样扫描电镜进行分析,结果表明:实验后的钾长石和方解石出现溶解现象,且方解石溶蚀剧烈;岩样表面出现极少量次生方解石和钠长石,并有新矿物析出,其主要组成元素为C、O、Si、Fe,为菱铁矿的中间产物。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。该研究可为CO2-EGS的水-岩-气作用机制提供地球化学数据。
中图分类号:
| [1] Liu L,Suto Y,Bignall G,et al.CO2 Injection to Granite and Sandstone in Experimental Rock/Hot Water Systems[J]. Energy Conversion & Management, 2003, 44:1399-1410.[2] Ueda A, Kato K, Ohsumi T, et al. Experimental Studies of CO2-Rock Interaction at Elevated Temperatures Under Hydrothermal Conditions[J]. Geochem, 2005, 39:417-425.[3] Kaieda H, Ueda A, Kubota K, et al. Field Experiments for Studying on CO2 Sequestration in Solid Minerals at the Ogachi HDR Geothermal Site, Japan[C]// Proceedings 34th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford:Stanford University, 2009.[4] Wan Yuyu, Pruess K, Xu Tianfu. Impact of Fluid-Rock Interactions on Enhanced Geothermal Systems With CO2 as Heat Transmission Fluid[C]//Procee-dings 36th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford:Stanford University, 2011.[5] Xu T, Pruess K. Reactive Transport Modeling to Study Fluid-Rock Interactions in Enhanced Geothermal Systems (EGS) with CO2 as Working Fluid[C]//World Geothermal Congress. Bali: International Geothermal Association, 2010: 25-29.[6] 刘伟.大庆徐家围子地区水性分布规律及预测[D].杭州:浙江大学, 2010. Liu Wei. Water Distribution and Prediction in Xujiaweizi,Daqing[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2010.[7] 杨晓辉.徐家围子断陷地层水地化特征与油气藏的关系[D].大庆:大庆石油学院, 2009. Yang Xiaohui. Chemical Features of Formation Water and the Relationships with Oil/Gas Pool in Xujiaweizi Fault Depression[D]. Daqing:Daqing Petroleum Institute, 2009.[8] 王广华, 赵静, 张凤君, 等.砂岩储层中CO2-地层水-岩石的相互作用[J].中南大学学报:自然科学版, 2013(3):1167-1173. Wang Guanghua, Zhao Jing, Zhang Fengjun,et al. Interactions of CO2-Brine-Rock in Sandstone Reservoir[J]. Journal of Central South University:Science and Technology, 2013(3): 1167-1173.[9] Borgia A, Pruess K, Kneafsey T J, et al. Numerical Simulation of Salt Precipitation in the Fractures of a CO2 Enhanced Geothermal System[J]. Geothermics, 2012, 44(3): 13-22.[10] 朱焕来, 曲希玉, 刘立, 等. CO2流体-长石相互作用实验研究[J]. 吉林大学学报:地球科学版,2011, 41(3):697-706. Zhu Huanlai, Qu Xiyu, Liu Li, et al.Study on Inter-action Between the Feldspar and CO2 Fluid[J]. Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2011, 41(3):697-706.[11] Wandrey M, Fischer S, Zemke K, et al. Monitoring Petrophysical, Mineralogical, Geochemical and Microbiological Effects of CO2 Exposure:Results of Long-Term Experiments Under in Situconditions[J]. Energy Procedia, 2011, 4: 3644-3650.[12] 于志超, 杨思玉, 刘立.饱和CO2地层水驱过程中的水-岩相互作用实验[J].石油学报,2012, 33(6):1032-1042. Yu Zhichao, Yang Siyu, Liu Li. An Experimemtal Study on Water-Rock Interaction During Water Flooding in Formations Saturated with CO2[J]. Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(6): 1032-1042.[13] Huq F,Blum P,Marks M A W,et al.Chemical Chan-ges in Fluid Composition Due to CO2 Injection in the Altmark Gas Field: Preliminary Results from Batch Experiments[J]. Environmental Earth Sciences, 2012, 67(2): 385-394.[14] Dove P M, Crerar D A. Kinetics of Quartz Dissolution in Electrolyte Solutions Using a Hydrothermal Mixed Flow Reactor[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1990, 54(4): 955-969.[15] 万玉玉.鄂尔多斯盆地深部咸水层CO2地质储存中的迁移转化特征[D].长春:吉林大学,2012. Wan Yuyu. Migration and Transformation of CO2 in CO2 Geological Sequestration Process of Shiqianfeng Saline Aquifers in Orods Basin[D]. Changchun: Jilin University, 2012.[16] 许天福, 金光荣, 岳高凡, 等.地下多组分反应溶质运移数值模拟:地质资源和环境研究的新方法[J]. 吉林大学学报:地球科学版, 2012, 42(5): 1410-1425. Xu Tianfu, Jin Guangrong, Yue Gaofan, et al. Subsurface Reactive Transport Modeling :A New Research Approach for Geo-Resources and Evironment[J]. Journal of Jilin University:Earth Science Edition, 2012, 42(5): 1410-1425.[17] Xu T. Numerical Simulation to Study the Feasibility of Using CO2 as a Stimulation Agent for Enhanced Feothermal Systems[R].Berkeley: Lawrence Berkeley National Laboratory, 2010.[18] Xu T, Rose P, Fayer S, et al. On Modeling of Chemical Stimulation of an Enhanced Geothermal System Using a High pH Solution with Chelating Agent[J]. Geofluids, 2009, 9(2): 167-177.[19] Labus K,Bujok P.CO2 Mineral Sequestration Mechanisms and Capacity of Saline Aquifers of the Upper Silesian Coal Basin (Central Europe)-Modeling and Experimental Verification[J]. Energy, 2011, 36(8): 4974-4982.[20] 沈照理, 朱宛华. 水文地球化学基础[M].北京:地质出版社,1993. Shen Zhaoli, Zhu Wanhua. Hydrogeochemical Basis[M]. Beijing: Geology Publishing House, 1993.[21] 侯大力,罗平亚,王长权, 等.高温高压下CO2在水中溶解度实验及理论模型[J]. 吉林大学学报:地球科学版,2015,45(2):564-572. Hou Dali,Luo Pingya,Wang Changquan, et al. Experimental Reseachandthe TheoreticalModelforCO2 Solubility in WaterUnderHighTemperatureand HighPressure[J]. Journal of Jilin University:Earth Science Edition, 2015,45(2):564-572. |
| [1] | 夏英杰, 陈华斌, 陈健, 姚明宇, 杨海. 不同施工参数下深层页岩水力压裂数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 924-936. |
| [2] | 涂君汕, 陈辉, 邓居智, 陈康, 李焱, 余辉. 水库堤坝对高密度电法的影响及校正技术[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1013-1025. |
| [3] | 张恩威, 孟庆涛, 唐佰强, 胡菲, 党微. 基于机器学习的TOC测井预测方法：以松辽盆地南部青山口组一段为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1062-1075. |
| [4] | 束龙仓, 位书静, 澈丽木格, 温中琦, 刘波. 西辽河平原生态输水的地下水响应及不确定性量化[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 647-660. |
| [5] | 陈晨, 李宏达, 姜升, 许振华, 侯星澜, 张山岭, 钟秀平. 干热岩闭环地热系统井壁稳定及热能提取方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 327-341. |
| [6] | 黄兴国, 翁央央, 韩丽. 基于广义递归卷积的孔隙黏弹地震波正演模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 377-385. |
| [7] | 冯波, 谢一平, 田海龙, 封官宏, 杨金钢. 基于GIS-MCDA的松辽盆地南部中央坳陷区咸水层CO2地质封存适宜性评价[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(6): 1981-2000. |
| [8] | 周柳湘, 余思琴, 陈俊华, 刘城, 陈义, 张鑫鑫, . 潜孔锤与冲击钻机联合钻进工艺成孔碎岩过程数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1608-1618. |
| [9] | 季金礁, 边伟华, 唐华风, 李元哲, 王璞珺. 松辽盆地莺山断陷营城组凝灰熔岩微观孔隙特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(4): 1051-1060. |
| [10] | 朱建峰, 张美华, 冷庆磊, 刘玉虎, 栾颖. 松辽盆地查干花次凹火山岩构造裂缝及应力场[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 745-757. |
| [11] | 王常东, 郝晓飞, 杨东光, 宁君, 翁海蛟, 严兆彬, 张韶华, 武飞. 松辽盆地南部新生代辉绿岩及其与砂岩型铀成矿的关系[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 775-788. |
| [12] | 苑成旺, 张敏, 张少龙, 秦磊, 郭海洋, 墨海滢, 信旸. 长春地铁基坑支护结构变形与地表沉降特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 879-892. |
| [13] | 于子望, 卢帅屹, 白林, 郑天琪. CO2地质封存岩石力学问题研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 930-942. |
| [14] | 仝立华, 单玄龙, 张家强, 李锋, 石磊, 李耀华, 徐银波, 刘衍彤. 松辽盆地西部斜坡带中南部大岗地区上白垩统油砂含油性特征 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 363-374. |
| [15] | 程瑶, 陆丹丹, 赵龙飞. 微波加热油页岩储层的热响应 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 387-400. |
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