深部咸含水层CO2 注入下压力抬升与流体迁移的大尺度模拟研究:以松辽盆地为例

地下深部封存CO₂ 已经被公认是人类削减温室气体排放的一条有效而又科学的途径。深部咸含水层CO₂ 地质封存因
封存潜力巨大,技术可行,且已有实际的工程运行,因而备受关注。松辽盆地是中国潜在的CO₂ 储存场地之一,选择松辽盆地为
大尺度模拟研究对象,选取姚家组砂岩层为储层,选取嫩江组泥岩为盖层,运用TOUGH-MP并行计算代码建立了覆盖整个松辽
盆地的三维地质模型,在中央凹陷区开展大尺度CO₂ 注入模拟研究,包括CO₂ 运移、储存、地层压力提升以及储存安全性等问题。
模拟结果表明:持续注入100a后形成的CO₂ 羽远小于产生的压力积聚区影响范围。注入产生的压力抬升将在注入停止后迅速
消散,不会对区域地层压力和浅层地下水系统产生显著影响。在千年之内注入的CO₂ 将随着时间持续,逐渐溶解于水中,而不会
因盖层微弱的渗透性而逃逸。      

咸水层CO2 矿物封存数值模拟研究进展

CO₂ 咸水层封存是目前减少CO₂ 排放的最有效方法之一。矿物封存由于其稳定持久而被认为是最安全的封存形式,
因此矿物封存成为目前CO2 咸水层封存研究的重点。在CO2 咸水层封存过程中由于发生的化学反应非常缓慢,数值模拟是目前
最主要的研究手段之一。概述了国内外CO₂ 咸水层矿物封存数值模拟方面的研究成果,着重分析了两大类储层(砂岩层和碳酸
盐岩层)在封存CO₂ 过程中的地球化学反应以及化学反应对储/盖层的影响,同时对矿物封存数值模拟中的影响因素进行了总
结。最后阐释了目前矿物封存数值模拟研究存在的难点和困难,认为不确定性分析将是未来需要重视的研究方向。      

二氧化碳注入地下咸水层析盐现象研究进展

把CO₂ 注入深部咸水层进行埋存,是减缓温室效应的一个重要途径。CO₂注入地下咸水层后咸水中析出的盐会堵塞
地层孔隙而严重影响注入效率。理解析盐产生的条件、发生的过程以及盐在孔隙结构中的分布对含水层孔渗性的影响十分必要。
在总结国内外CO₂ 注入地下咸水层析盐研究现状的基础上,分析了析盐发生的条件及析盐效应,指出需要通过实验模拟和数值
模拟等手段研究毛细压力、重力、黏滞力协同影响下不同的多相流动体制对析盐过程的控制,把握析盐现象的发生、分布及其对介
质孔渗性的影响规律。      

砂岩含水层CO2封存中考虑盐沉淀反馈作用的数值模拟: 以鄂尔多斯盆地为例

盐沉淀是含水层CO₂封存中需要关注的问题。当前，大多数数值模拟没有考虑盐沉淀引起的地层孔隙度和渗透率变化对流体流动的反馈作用。以鄂尔多斯盆地刘家沟组地层为例，利用TOUGH2软件建立了一个二维模型。通过修改程序源代码，使得模型能考虑盐沉淀对流体流动的反馈作用。模拟结果表明，刘家沟组地层在CO₂注入20 a时，盐沉淀的反馈作用使得注入井附近地层压力提升达到了0.87MPa，储层注入性损失7.17%。地层水盐度对盐沉淀及其反馈作用的影响最大，CO₂注入速度的影响次之，地层渗透率的影响最小。在地层水盐度较高时，固体盐饱和度显著增加，从而造成地层渗透率明显下降。当地层水盐度为0.24时，盐沉淀造成注入性损失45.32%，引起的地层压力提升达到了12.14MPa。因此，需要特别关注高盐度地层水引起的盐沉淀及其反馈作用。      

柴西地区古近系和新近系地层水化学特征及其成因

在系统收集柴达木盆地西部地区各主要油田古近系和新近系油田地层水化学测试分析资料后,发现该地区地层水矿化度很高,均值为166g·L^-1,最低值达到3.90g·L^-1,具有高浓缩地层水特征,属卤水级,且主要是由Na⁺+K⁺组成的CaCl₂型水,反映封闭条件好。各主要离子在纵向上呈增加和减小交替变化的趋势,矿化度随深度的增加表现为先减小后增大的趋势,这与中国东部盆地明显不同。各离子比值（钠氯系数、变质系数和脱硫酸系数）均反映出该地区地层整体封闭性好。上、下油砂山组Ca²⁺富集主要由白云石化作用导致,其次是方解石溶解,白云石化同时也使其Mg²⁺贫乏。上、下干柴沟组仅有少数数据点表现出Ca²⁺富集,应是方解石溶解导致的,绿泥石化是其Mg²⁺贫乏的主要原因。SO^2-₄亏损主要是由大量膏岩的沉淀和油藏中大量硫酸盐还原细菌的还原作用导致。除了SO^2-₄被还原会产生HCO^-₃之外,有机质成熟过程中CO₂及有机酸的加入也可造成地层水中HCO^-₃质量浓度的增加。     

热液金矿成矿元素运移和沉淀机理研究综述

对热液金矿含金热液的流体来源、金的赋存形式、金的迁移和沉淀机理进行了总结。岩浆热液、大气水及变质热液是含
金热液的主要来源。金的迁移过程与金的赋存状态有较为密切的关系。金以热液迁移为主,金在热液中的赋存形式主要为金-硫
络合物及金-氯络合物,这其中最为重要的是Au(HS)-2 、AuHS以及AuCl-2 。但是对火山气体及含金流体包裹体的研究表明,金
还可以通过气体的方式迁移,并有可能形成具有经济意义的矿床。金在气体中的主要赋存形式为AuCl·(H₂O)_3-5和AuS·
(H₂S)_1-2或者是AuHS·(H₂S)_1-2,其溶解度与气体中H₂O、HCl和H₂S的逸度成正比。CO₂ 对金的迁移也具有重要作用,能够
使金迁移得更远。纳米金的发现,拓宽了找金思路并进一步证明了气体及胶体对金迁移的重要性。金的沉淀与含金介质物理化
学条件的改变有关,其主要沉淀机制包括:①温压条件的改变;②流体沸腾及相分离;③流体-围岩反应及流体混合。      

沥青质沉积对原油渗流特征的影响

沥青质沉积不仅会伤害储层物性还会对流体饱和度分布和渗流特征产生影响。通过开展不同开发方式下的长岩心驱替实验,分别测定了有或无沥青质沉积影响下的油水、油气和三相相对渗透率曲线,研究了沥青质沉积对原油相对渗透率和岩石润湿性的影响。研究结果表明,沥青质沉积导致水驱、CO₂非混相驱和水气交替（WAG）驱的采收率分别降低了12.2%,5.9%,15.3%。并会引起驱替压差上升,岩石润湿性向亲油性转变,加速水或气突破时间。水驱中沥青质沉淀会使油水两相共渗区左移,含水饱和度对油相相对渗透率的影响增大。CO₂非混相驱中沥青质沉淀对气相渗透率影响较小,而油相渗透率更容易受到含气饱和度变化的影响。在三相渗流中沥青质沉淀会降低油相渗透率,加快油相相对渗透率的下降速度,增大残余油饱和度,减弱WAG驱效果。在注入水中添加JCF-1非离子表面活性剂后,能够降低驱替压差,延缓水或气突破时间,增大油相相对渗透率,降低残余油饱和度,弥补沥青质沉积产生的伤害。研究成果为富含沥青质油藏的高效开发提供了依据。      

沉积物岩性及水化学性质对水土界面氟迁移行为的影响

水土界面氟的迁移对高氟地下水的形成具有重要影响。以大同盆地典型氟中毒区为例,分析了不同岩性沉积物中的氟质量分数和形态分布特征,并通过室内静态实验,探究了水溶液的pH值、Ca2+、HCO-₃以及H₂PO-₄质量浓度对水土界面氟迁移的影响。研究结果表明,沉积物中不同形态氟按含量由高到低的顺序依次为:残余态氟≥铁锰氧化态氟>水溶态氟>有机束缚态氟>离子交换态氟;各形态氟在不同岩性沉积物中含量大小均表现为:黏土>粉质黏土>粉砂;在沉积物中,黏土矿物和方解石是主要的固氟矿物成分。溶液的pH值、Ca2+、HCO-₃以及H₂PO-₄质量浓度与氟在沉积物表面的吸附-解吸和沉淀-溶解平衡密切相关,沉积物对氟的吸附量随溶液pH值和HCO-3质量浓度增大而降低,随Ca2+和H₂PO-₄质量浓度增大而增大。      

咸化湖盆中酸性流体对碎屑岩储层的改造作用

柴达木盆地西部南区新生界主要为咸化湖盆沉积,咸化环境提高了其烃类转化率,但其对储层的控制作用尚待进一步明确。通过高温高压试验模拟了地层条件下成岩流体与岩石矿物之间的物理化学作用,进而研究咸化环境中有机质演化过程中产生的有机酸对储层的改造作用。结果表明:酸性流体对岩石矿物的溶蚀作用增加了其孔隙度,但渗透率的变化存在差异性;当岩石中含有石膏和铁白云石时,铁白云石在石膏的催化作用下极易发生溶蚀作用,反应生成的Fe2+、Mg2+促进了高岭石向针叶状绿泥石的转化,从而堵塞孔隙喉道,造成岩石渗透率的下降;岩石中石膏的发育是造成高温高压地层中方解石发生沉淀的主要原因,相同条件下石膏比方解石更易溶解,其产生的过饱和钙造成方解石的沉淀,但岩石的孔隙度有所增大,因为方解石的沉淀作用造成的储集空间减小量小于石膏和长石等易溶矿物溶解造成的储集空间增大量。     

马达加斯加Maevatanana地区金矿床研究进展

:马达加斯加位于非洲东部。到目前为止,马达加斯加Maevatanana地区还没有进行工业化开采金矿床,主要靠手工采
集砂金矿,估计马达加斯加每年的金产量3~4t。Maevatanana地区金矿床是典型的绿岩带中含金石英脉型金矿床,石英脉严格
受断层控制。流体包裹体研究表明,成矿流体为低盐度水溶液流体和CO₂ 流体,并含有微量的CH₄、H₂S、N₂,成矿流体的均一温
度为250℃,压力约为130MPa。根据钻孔岩心化验结果可知,本地区的矿化类型主要为含金石英脉,其次为含金长英质脉。后期
的含金石英脉切穿了早期的含金长英质脉,说明该地区具有2期成矿作用。