一种新型强化制造技术

本发明专利技术属于地球化学技术领域，公开了一种新型强化

【技术实现步骤摘要】
一种新型强化CO2注入、矿化封存方法


[0001]本专利技术属于地球化学
，涉及二氧化碳注入
、
封存强化技术，特别是涉及一种新型强化
CO2注入
、
矿化封存方法
。

技术介绍

[0002]CO2地质封存作为当前最重要的负排放技术，受到广泛关注，其主要思想是将
ScCO2(
超临界
CO2)
注入到合适的地层结构
(
盖层
‑
储层
‑
盖层
)
中，通过溶解
、
反应等实现地质时间尺度大规模长久固碳
。
[0003]然而，已有研究表明
CO2地质封存大规模应用的挑战主要在于大量
CO2注入后，
CO2溶解
、
转化为最终固碳矿物速率较低，游离积聚在盖层下方，时间长达几十到数百万年，其长期封存安全性无法保证
(Bui et al.,2018.Carbon capture and storage(CCS):the way forward.Energy&Environmental Science,11:1062
‑
1176)。
另外，
CO2溶解于地层咸水，致使矿物溶解
、
释放有毒金属
。
一旦随着
CO2运移从盖层
、
井筒等泄露，有毒金属便会污染浅层地下水，危害人类生活
。<br/>通过利用玄武岩强化
CO2转化
、
矿化封存，冰岛的
Carbfix
项目实现了2年永久固定
95
％的注入
CO2，为
CO2地质封存提供了新的思考角度
(Matter etal.,2016.Rapid carbon mineralization for permanent disposal of anthropogenic carbon dioxide emissions.Science,352:1312
‑
1314)。
不过，
CO2溶解在水中进行注入，不仅消耗大量水资源，还导致地层压力迅速升高，增加了诱发地震的风险，而且
CO2注入量低，难以充分利用储层矿化封存潜力
。
[0004]本专利技术针对目前
CO2封存中存在的
CO2溶解转化速率低
、
腐蚀井筒与盖层以及释放重金属等问题，提出了一种新型强化
CO2注入
、
矿化封存方法，可有效促进
CO2转化
、
封存，提高井筒
、
盖层封闭安全性，降低重金属释放，确保目标地层永久
CO2封存
。

技术实现思路

[0005]针对目前
CO2地质封存中
CO2转化与封存长期安全性问题，本专利技术通过利用反应性固体颗粒缓解
pH、
促进碳酸盐沉淀，结合抽提咸水
、
注入低矿化度水，控制地层压力与强化游离
CO2对流
、
溶解，促进
CO2转化封存，提供一种新型强化
CO2注入
、
矿化封存方法，为开展推动
CO2地质封存的大规模部署提供技术支持
。
[0006]为实现本专利技术的目的，本专利技术的技术方案：
[0007]一种新型强化
CO2注入
、
矿化封存方法，步骤如下：
[0008]步骤一，注入
ScCO2与反应性固体颗粒的混合物
[0009](1)
通过地质评估与大尺度输运模拟预测分析，确定好目标储层与总注入
ScCO2质量；
[0010](2)
获取玄武岩
、
橄榄岩及其风化岩石，将其粉碎，根据目标储层孔渗特性选择对应粒径的颗粒，作为反应性固体颗粒；
[0011](3)
在注入地点建立注入井，注入井具备在目标储层上部靠近上盖层处与目标储
层底部注入的能力；
[0012](4)
从目标储层底部注入
ScCO2与反应性固体颗粒混合物，反应性固体颗粒占注入
ScCO2的
0.05
‑
0.5wt.
％，同时监测目标储层上部与底部的压力；
[0013]步骤二，抽提目标储层地下水，控制地层压力
[0014](1)
通过大尺度输运模拟，确定远离注入地点的合适区域；建立抽提井，抽提井具备从目标储层底部抽提孔隙水与反向注入的能力；
[0015](2)
当开始注入
ScCO2与反应性固体颗粒混合物时，抽提井开始抽提目标储层地下水，协同注入井的压力监测数据控制其抽提速率，使得储层
‑
盖层压力不超过地层力学变形压力极限；
[0016]步骤三，有策略地封闭注入井
[0017](1)
当注入
ScCO2量已达到总注入
ScCO2质量的
90
‑
95
％，停止
ScCO2与反应性固体颗粒混合物注入后，接着从目标储层上部注入矿化度
&lt;1000mg/l
的低矿化度水，注入质量为已注入
ScCO2质量的
0.1
‑5％；
[0018](2)
停止一切注入，封闭注入井；
[0019]步骤四，有策略地封闭抽提井
[0020](1)
监测抽提井抽提的咸水的水文地球化学组分，基于此开展水文地球化学物种模拟，计算原位
pH
；若计算所得的原位
pH
降低至
4.5
‑5超过5‑
10
天，停止咸水抽提；
[0021](2)
经抽提井，向目标储层底部注入剩余的5‑
10
％
ScCO2和反应性固体颗粒
(
与步骤一设定的比例一致
)
，使得抽提井附近的储层
‑
盖层压力等于未注入
ScCO2的原始地层压力；然后停止一切注入，封闭抽提井；
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023](1)
随着
CO2羽流的运移，微纳尺度的反应性固体颗粒也被广泛输运
。
基于反应性固体颗粒
‑
CO2矿化反应需要水溶液为媒介的机制，在储层
‑
盖层界面区域形成碳酸盐等二次矿物沉淀层，降低孔渗特性，增强盖层密封性
。
同时，反应性固体颗粒的快速碳化反应，向目标储层引入碳酸盐种子，降低二次沉淀矿物诱导成核
、
生长势能，促进溶解
CO2碳化速率，加强了二次矿物沉淀封存...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种新型强化
CO2注入
、
矿化封存方法，其特征在于，步骤如下：步骤一，注入
ScCO2与反应性固体颗粒的混合物
(1)
通过地质评估与大尺度输运模拟预测分析，确定好目标储层与总注入
ScCO2质量；
(2)
获取玄武岩
、
橄榄岩及其风化岩石，将其粉碎，根据目标储层孔渗特性选择对应粒径的颗粒，作为反应性固体颗粒；
(3)
在注入地点建立注入井，注入井具备在目标储层上部靠近上盖层处与目标储层底部注入的能力；
(4)
从目标储层底部注入
ScCO2与反应性固体颗粒混合物，反应性固体颗粒占注入
ScCO2的
0.05
‑
0.5wt.
％，同时监测目标储层上部与底部的压力；步骤二，抽提目标储层地下水，控制地层压力
(1)
通过大尺度输运模拟，确定远离注入地点的合适区域；建立抽提井，抽提井具备从目标储层底部抽提孔隙水与反向注入的能力；
(2)
当开始注入
ScCO2与反应性固体颗粒混合物时，抽提井开始抽提目标储层地下水，协同注入井的压力监测数据控制其抽提速率，使得储层
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋永臣，陈明坤，董爽，徐兴昂，张毅，蒋兰兰，刘瑜，杨明军，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：