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高温地热生产井碳酸钙结垢定量评价涉及到复杂的物理和化学过程,其中井筒中的两相流研究是评价的基础.本文首先基于质量守恒、能量守恒和动量守恒方程,建立了CO2-H2O体系井筒两相相变稳定流动模型,提出了稳健的求解方法,并验证了其计算结果的可靠性.然后,在西藏羊八井地热田典型井开展了静止和放喷状态下的井筒中的温度和压力测试,并结合放喷试验,采用开发的模型成功评价了高温地热生产井筒两相流动过程.结果显示：气相和液相之间的速度差对井筒中温度和压力的分布有决定性的影响,不考虑气相和液体之间的速度差,会使模型计算结果远远偏离测量值.在开采速率19.10 kg/s的条件下,计算的井口温度和压力分别约为128℃和2.6 bar;井口的气相质量分数在6%～7%之间,对应的井口气相饱和度约为0.84;从闪蒸点往上大概20～30 m气相和液相中CO2质量分数变化较为剧烈,也是碳酸钙结垢严重井段. 相似文献
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为了探讨接触变质带内变碳酸盐岩变质过程CO2释放的数量和排放CO2的物理、化学及地质条件,根据递进变质反应和时间积分流体通量模型,定量分析和定量计算了双山地区变碳酸盐岩在接触变质作用中释放CO2的通量。计算结果得到CO2的通量值为0.729×104~2.446×104 mol/cm2,CO2的来源以接触变质反应释放为主;CO2的生成释放与变质程度呈正相关关系。自白云石带至方解石带变质流体中XCO2不断升高,但钙铝榴石带由于岩浆水影响,流体通量最高而XCO2急剧下降。 相似文献
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摘要:在单一倾斜含水层中封存CO2时,在浮力作用下,CO2会向地层上升一侧快速运移,不利于封存安全.可在倾斜地层的上升一侧,距离CO2注入井一定位置设置注水井,创造水力屏障,以阻止CO2向上移动.建立了数值模型来探讨这一方法的有效性,分析注水位置、距离、速度等因素的影响.结果表明注水形成的水力屏障能有效阻挡CO2羽的向上迁移,且能促进CO2溶解,抽水能显著降低地层压力.为了确保能完全阻挡CO2运移,需要注水长度大于CO2羽的厚度,甚至是在全部储层注水.注水速度是影响水力屏障效果的关键因素.注水距离越近阻挡效果越好.可以在CO2羽即将到达之前注水,以减少注水量和能源消耗. 相似文献
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鄂尔多斯盆地深部咸水层二氧化碳地质储存热-水动力-力学(THM)耦合过程数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
注入CO2到深部咸水层(CO2地质储存)被认为是一种直接有效地减少CO2向大气排放的途径。CO2地质储存涉及到热、水动力和力学耦合过程,该耦合过程是预测CO2在储层中的迁移转化、评价储层储存能力和分析潜在风险的关键。基于Terzaghi固结理论,在热-水动力(TH)耦合软件TOUGH2框架中加入了力学模块,形成了新的热-水动力-力学(THM)模拟器。结合鄂尔多斯盆地CO2捕获和储存(CCS)示范工程场地的地质、水文地质条件,采用新的THM模拟器数值分析了CO2注入后地层中的温度、压力、CO2饱和度、位移和有效应力的时空变化特征。结果显示:在井口保持8 MPa和35℃情况下,能够实现10万 t/a的CO2注入量;压力上升的范围远远大于CO2运移和温度降低的范围,注入20 a后,其最大距离分别达到接近边界10 km、620 m和100 m;位移和应力变化主要与压力变化相关,注入引起最大抬升为0.14 m,在注入井附近位置储层中有效应力变化水平方向要大于垂直方向,而在远井位置相反;注入引起井附近有效应力明显减小,从而导致了孔隙度和渗透率的增大,增强了CO2注入能力。 相似文献
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云南芒市遮放盆地位于三江造山带中南段,该区断裂发育,岩浆活动强烈,地热资源丰富,但当前研究程度较低。文章针对龙陵瑞丽大断裂东侧沉积岩区开展了地质、物探、水文地质及水文地球化学调查等工作,对采取的水样进行了水化学分析、稳定同位素分析及定量计算。利用硅-焓方程法和硅-焓图解法定量评估了温泉热水中冷水混合比,并估算了热水补给高程、补给区温度、热储温度、循环深度和温泉天然放热量。计算得出 CO2的δ13CCO2值为-16.56‰,参与水—岩反应的CO2为幔源和土壤混合成因,且水—岩反应主要为CO2进入储水层与围岩发生水化学作用生成HCO3-,地下水水化学组分的成因类型主要为岩石风化型。进一步查明了瑶池地热流体化学特征、地热资源赋存状态、热循环机理及热源来源,分析了研究区地下热水的形成演化过程。研究成果为遮放地区地热研究提供了数据支撑及理论支持,同时也为瑶池旅游资源的可持续开发和保护提供重要的指导意义。 相似文献
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实施CO2的地质储存是目前公认的减缓全球变暖的有效途径之一.潜在的储存场所包括衰竭的油气藏、深部不可开采煤层及深部咸水层.其中, 深部咸水层储存潜力最大.在发挥作用的诸多机理中, 溶解埋存具有埋存量大、作用时间较长以及安全性高的特点.在评价深部咸水含水层CO2溶解储存潜力时, 溶解度是一个关键参数.提出了测定咸水含水层地层水CO2溶解度的方法, 并将其实际应用于鄂尔多斯盆地山西组地层水.鄂尔多斯盆地是我国重要的能源基地, CO2排放量大, 排放浓度高.采集了野外实地水样, 进行了化学成分分析, 并人工合成该水样; 测定了40~80 ℃、8~12 MPa条件下CO2在该水样中的溶解度, 其结果可为评价鄂尔多斯盆地深部咸水含水层埋存能力提供依据. 相似文献
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为揭示CO2注入煤岩力学响应特征及机理,回顾了CO2注入煤岩力学性质影响因素、CO2注入对煤岩大分子-孔隙-裂隙结构改造作用和煤岩力学参数的统计模型、理论模型与智能预测模型.结果表明:CO2注入煤岩力学性质受控于煤阶、CO2压力、水分、围压和时间等因素,CO2注入压力的增高、水的加入及时间的延长均会进一步降低煤岩力学性质,而围压对CO2注入力学性能弱化具有一定改善作用.CO2水溶液通过溶胀作用、萃取作用和塑化作用促使煤岩大分子结构重组,通过微晶结构改变、化学溶蚀和非均匀变形改造煤岩孔隙结构,通过化学溶蚀、膨胀应力和化学-应力耦合作用诱发煤岩结构损伤,均不同程度引起煤岩力学性能弱化.在CO2注入煤岩力学参数预测模型中,类Langmuir模型、广延指数模型和修正的粘聚力模型具有明确的物理意义,而智能预测模型具有更高的预测精度,预测准确度可达99%以上.本次研究为科学评价CO2-ECBM安全性和促进深部煤层CO2高效注入奠定了理论基础. 相似文献
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黑钨矿是石英脉钨矿床的主要矿石矿物,其沉淀机制一直存在争议。CO2逃逸能否造成黑钨矿有效沉淀尚缺乏定量模型的评价。文章建立了W-Fe-Cl-Na-O-C-H体系的反应平衡模型,涉及22种组分和16个化学反应;相关热力学参数来自SUPCRT数据库。模型计算结果表明,pH与流体压力呈负相关关系,而钨溶解度与流体压力呈正相关关系;当成矿流体压力从静岩压力降至静水压力水平,钨溶解度降幅可达到27%~47%,降幅与温度和深度成正比。因而,降压造成的CO2逃逸是黑钨矿沉淀的有效机制之一。 相似文献
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CO2地质封存是控制全球CO2净排放量的有效手段.自然界存在大量基性、超基性岩石的碳酸盐风化作用, 与CO2反应生成稳定的碳酸盐矿物.影响基性、超基性岩石与CO2反应速率的因素有温度、压力、pH值、流体流动速率以及与矿物接触的表面积等.矿物在反应过程中放热可以使碳酸盐化体系进入自我加热的良性循环, 同时控制流体的流动速率可以保持最佳温度并使反应速率最大化.蛇绿岩中的橄榄岩、大陆玄武岩和深海玄武岩在地球表层广泛分布, 可贮存大量CO2.目前研究表明此方法在技术上可行, 经济成本上有优势.因此, 基性、超基性岩石具有封存CO2的巨大潜力, 可以作为地质封存CO2的新途径. 相似文献
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随着温室效应的加剧,CO2地质储存已成为减缓全球气候变暖的有效方法之一. 可用于CO2 地下储存的场地主要有枯竭的油气田、深部咸水层和深部不可开采的煤层等,我国深部咸水层CO2地质储存潜力占总潜力的98%以上. 在全面分析CO2 地质储存适宜性影响因素的基础上,建立了适宜于沉积盆地深部咸水层CO2 地质储存的适宜性评价体系,主要包括地质安全性、储存规模、社会环境风险和经济适宜性4大指标层,共计28个评价指标,评价方法以层次分析法及指标叠加法为主. 以西宁盆地为研究实例,通过基于排除法的地质条件综合分析与层次分析法的定量评价相互验证,表明该指标体系和评价方法具有广泛的应用价值. 结果表明,西宁盆地一级构造单元中双树坳陷最适宜CO2地质储存,可作为CO2地质储存的优先选区. 相似文献
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CO2地质封存与利用工程实施具有十分可观的CO2减排效果,推行CO2地质封存与利用项目对于缓解全球气候变暖、践行我国可持续发展战略具有重要意义。梳理了目前主要的CO2地质封存与利用方式,统计了全球范围内的CO2地质封存与利用示范工程,重点介绍了我国典型CO2地质封存与利用示范工程案例,并对CO2地质封存与利用技术发展趋势进行了展望。目前,CO2地质封存与利用方式主要包括CO2驱油封存、CO2驱替煤层气封存、CO2咸水层封存、CO2枯竭油气藏封存、CO2驱替页岩气封存、CO2深部咸水层封存与采水、CO2封存与增强型地热发电、CO2封存与铀矿地浸开采等;国内外在CO2驱油封存、CO2咸水层封存以及CO... 相似文献
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CO2在地下深部咸水含水层地质封存的多种封存机理中,束缚气封存的潜力很大,可占封存总量的30%左右。残余气饱和度是评价束缚气封存量的一个十分重要的参数。通过测定不同成分盐水驱CO2的残余CO2饱和度,对不同咸水含水层的束缚气封存潜力进行定性的评价,进一步为深部咸水含水层的CO2封存量的评估提供了参数依据。同时也对深部咸水含水层CO2地质封存的工程选址和目标含水层的选择具有一定的指导和借鉴意义。实验使用饱和CO2的蒸馏水、NaCl溶液、CaCl2溶液以及NaCl和CaCl2的混合溶液(质量比1∶1),溶液质量浓度都为10%,驱替饱和CO2的岩心,最后计算残余CO2饱和度。饱和CO2的溶液驱替CO2的过程可以分为两个阶段：活塞式驱替和携带式驱替。实验结果显示,4种液体驱替实验的残余CO2饱和度由小到大依次为：蒸馏水、混合溶液、NaCl溶液、CaCl2溶液。结果表明：在界面张力和流体粘性共同作用下,界面张力对岩心中CO2驱替效果的影响起主导作用;这3种类型盐水中,Cl-Ca型水束缚气封存潜力最大,其次是Cl-Na型水,Cl-Na·Ca型水最差。 相似文献
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水文地球化学成因模式是地热系统成因机制研究的重要内容之一,但系统的水文地球化学成因模式研究目前仍处于探索阶段。为分析地热流体的水文地球化学成因模式,本文作者根据东莞塘厦大钟岭地热田的水文地质条件,采集了地热流体和其他主要水体(泉水、水库水、鱼塘水、机井和民井水)的化学样品,在试验结果基础上,通过对比分析并利用PHREEQC进行反向模拟,得出地热流体沿控热断裂循环过程中,发生了溶滤、氧化还原和阳离子交替吸附作用,从而将入渗区低矿化度重碳酸钙、钙镁型水逐渐演变为矿化度较高的重碳酸钙钠、钠钙型水,循环过程有较充足的二氧化碳参与,反映地热流体循环深度不太大、且处于偏氧化的环境。地热流体在循环过程中受大地热流持续供热,最终形成具有开发利用价值的地热资源。研究结果对其他地热流体的水文地球化学成因研究有借鉴作用,有利于指导地热资源的勘探和开发。 相似文献
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CO2地质储存是减少碳排放、缓解温室效应的有效措施。经地热勘探与综合研究,黑龙江林甸地区埋藏深度940～2062 m的中生代白垩系泉头组三四段、青山口组和姚家组砂岩层状地层中蕴含丰富的咸水,溶解性总固体可达2000～9000 mg/L,孔隙发育较好,水流速缓慢,其上盖层以白垩系嫩江组、四方台组、明水组的层状泥质岩为主,厚度为800～1300 m,未被主要断裂带穿透,封闭良好,决定了其可以作为储存CO2的良好地质储体。同时,大庆市紧邻林甸地区,化工企业众多,碳源集中且充足,规模大,距离短,为研究区的CO2地质储存提供了有利条件。因林甸地区油气资源匮乏,缺少石油井,本次工作首次利用地热勘探井,根据CO2地质储存技术机理,采用国际权威潜力评估公式,开展了深部咸水层CO2地质储存的潜力评估。结果表明,其深部咸水层CO2理论储存量为478.91×108 t,有效储存量为11.49×108 t,储存潜力较大,未来可作为大庆、齐齐哈尔等邻近城市减碳的地质储存场所。此项工作的开展,为林甸地区下一步实施CO2地质储存适宜性评价、目标靶区筛选和场地选址及示范工程建设提供了技术支撑。 相似文献
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采用拉申指数和雷兹诺指数等指数判定法对四川省康定地热区4个地热井和3个温泉热水的碳酸钙结垢趋势进行计算和判定,并判定了硫酸钙和硅酸盐的结垢趋势,然后采用Na-K-Mg三角图解和WATCH程序进一步进行热储矿物平衡分析,结果表明:该区部分地下热水有结垢的可能性,主要结垢物是碳酸钙,引起结垢的矿物主要有方解石、滑石、温石棉。结果可为当地地热开发利用提供参考,也为同类研究提供一个实例。 相似文献
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广东神灶温泉出露于海水之中,揭示其流体循环机制对地热资源的可持续开发利用具有重要意义.通过采集神灶温泉区地热水、地热气体和海水样品,测试其流体地球化学组成及主要同位素组成,得到以下认识：神灶温泉水化学类型为Cl-Na·Ca型,主要由大气降水补给;水中盐分主要来自硅酸盐矿物溶解和现代海水混入,海水混入比例为29%～32%.利用化学温度计估算热储温度为130℃,地热水循环深度约4 km.地热气体以大气起源N2为主要组分,CO2、CH4为壳内有机沉积物的热变质产物.此外,He同位素指示幔源组分占比不足5%,研究区大地热流值为67～69 mW/m2.综上,神灶温泉区是以壳内放射性生热为主要热源的中温对流型地热系统. 相似文献
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由于广泛而强烈的岩浆作用,我国东部的松辽、渤海湾、莺歌海以及西部的塔里木等盆地中都有富CO2深部流体的活动。富CO2深部流体与碳酸盐岩相互作用可用Duan and Li(2008)所建立的CO2-H2O-CaCO3-NaCl体系的热力学模型来进行模拟计算。计算结果表明,富CO2深部流体在自深部向浅部运移过程中对CaCO3的溶解度会逐渐增加,到达一定深度后溶解度达到最大值,再向浅部溶解度开始逐渐降低; 也就是深部流体具有深部溶蚀碳酸盐岩-浅部沉淀碳酸盐矿物的规律。与浅部地层中的流体发生混合会使流体的CO2含量和盐度降低,会导致CaCO3的沉淀充填; 深部流体进入开启性断裂/裂缝体系中时,由于压力的降低,也会发生CaCO3的沉淀充填。深部流体的CO2含量、盐度、温度和压力的变化影响着实际的溶蚀-充填过程。塔中地区钻井也揭示了深部下奥陶统碳酸盐岩中发育有丰富的溶蚀孔隙,而在相对浅部的奥陶系灰岩和志留系砂岩中见有大量方解石的充填,这是富CO2流体深部溶蚀-浅部充填的一个较好的实例。基于理论和实际分析,本文认为在岩浆火山作用广泛发育的塔里木等盆地中下古生界深部优质碳酸盐岩储层存在的可能性。 相似文献
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对取自赣南地区10个温泉的地热气体进行了气体化学成分及氦、碳、氖同位素组成的分析。该区地热气体可分为CO2型和N2型两种类型。CO2型地热气体分布在赣南东南部地区,主要成分是CO2,占总体积96.47%以上,二氧化碳气体的δ13C值为 -5.50‰～-3.49‰（PDB）,平均为 -4.66‰,为幔源无机成因,其氦同位素组成为1.36～2.27 Ra,具有明显的幔源成因特征,最高约有28.2%的氦源于地幔,其N2-Ar-He关系研究表明,该型地热气体中的氮源于地幔-地壳-大气混合成因。研究揭示该区CO2型地热气体属幔源无机成因气,是地幔脱气作用的产物。N2型地热气体分布在赣南西部地区,N2含量占91.04%以上,其中二氧化碳气体的δ13C值为 -23.7‰～-12.6‰,平均为 -17.82‰,为壳源有机成因,其氦同位素组成为0.06～0.13 Ra,具有明显的壳源放射性成因特征,3He/4He 与 4He/20Ne关系和He-Ar-N2关系研究表明,N2型温泉气主要来源于大气,并有壳源气体的贡献。 相似文献
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桑托斯盆地盐下油气藏中CO2分布广泛,局部摩尔分数极高,给勘探、开发都带来了巨大挑战。通过对典型油气藏解剖分析,并利用流体取样、闪蒸实验测试分析等资料,将盆内油气藏分为3类：类型Ⅰ,含CO2溶解气的高气油比常规油藏;类型Ⅱ,CO2气顶+油环型油气藏;类型Ⅲ,（含溶解烃）CO2气藏。其中类型Ⅰ油藏和类型ⅢCO2气藏中流体性质均匀、稳定,油-水界面、气-水界面清晰;类型Ⅱ气顶+油环型油气藏流体成分和性质不均匀、不稳定,流体界面复杂。物理热模拟实验表明盆内3种类型油气藏是地层条件下,超临界状态CO2和烃类有限互溶,动态成藏过程不同阶段的产物。动态成藏过程中,CO2对烃类进行抽提、萃取,烃类（原油）对CO2进行溶解,两者相互作用存在一个动态平衡（范围）。烃类和CO2相对量大小决定了最终的油气藏类型,温-压条件变化和油气藏开发可改变油气藏平衡状态,造成流体相态变化和3类油气藏间的相互转化。 相似文献
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羊八井地热田深、浅层热水都是Cl-Na类型,具有相同的B/Cl比值,说明深层热水在上升通道中与冷水相混合形成了浅层热水。浅层流体自西北向东南流动,温度逐渐降低。浅层热储内普遍存在着水岩交换反应,对热水的化学组成有一定的影响。石英和玉髓地热温度计分别适用于计算深、浅层的热储温度。纳木错(湖)不是羊八井地热田的补给区。深层热水在井筒内绝热汽化时不会出现SiO2结垢,CaCO3是否会在井筒壁沉淀需要放喷较长时间来检验。文中还阐述了对热水的化学组分进行监测的必要性。 相似文献