[發明專利]提高地熱回灌率和CO2地質封存一體化方法

無效

• 申請號: 201110442575.5
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102425870A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 龐忠和;李義曼;楊峰田;羅璐;黃天明
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: F24J3/08
• 分類號: F24J3/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術領域

本發明涉及一種地熱資源的開發利用技術，具體地涉及一種提高地熱回灌率和CO₂地質封存于一體的方法。

背景技術

地熱資源作為一種清潔、友好的可再生能源，是當前節能減排的理想選擇之一。為了實現地熱資源的可持續開發利用，在地熱開發過程中，應該采用采灌結合的方式。這對保持熱儲壓力，延長地熱田壽命，防止環境破壞是非常有效和必要的。目前，基巖熱儲回灌問題已基本解決，但在砂巖熱儲中還存在著回灌量小，回灌阻塞嚴重的瓶頸，對砂巖熱儲的可持續開發利用非常不利。我國沉積盆地中低溫地熱資源分布廣泛，解決回灌問題意義重大。

目前已有研究主要從回灌設備、系統工藝、技術方法等進行了初步探索，初步確定了回灌溫度、回灌壓力對回灌率的影響。還通過提高回灌水過濾器的孔徑和改善成井工藝等方式來提高回灌率，但效果不佳。所以應嘗試采用化學機理來改善儲層的孔隙度和滲透率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高地熱回灌率和CO₂地質封存于一體的方法，以改善砂巖儲層的孔隙度和滲透率。

為實現上述目的，本發明提供的提高地熱回灌率和CO₂地質封存于一體的方法，以液態形式的CO₂作為化學激發劑，注入到砂巖儲層中，通過與砂巖儲層的碳酸鹽礦物反應而提高砂巖儲層的滲透率和孔隙度。

所述的方法中，注入的CO₂量按1kg地層水計為9-200mmol。

本發明的方法可以達到封存部分CO₂的目的，并且在一定程度上實現節能減排。

附圖說明：

圖1是CO₂-EATER概念模式圖。

圖2是實施例一中的在1kg地層水中注入27.82mmolCO₂后的儲層水化學變化圖。

具體實施方式

影響回灌率低的因素較復雜，包括物理因素和化學因素，其中化學堵塞有可能是造成回灌率低的主要原因之一。所以為了有效的提高熱儲層的回灌率，應嘗試采用化學機理來改善儲層的孔隙度和滲透率。在此基礎上，本發明提出了CO₂-EATER模式，即CO₂-Enhanced?Aquifer?Thermal?Energy?Recovery。該模式指的是以CO₂作為化學激發劑，注入到砂巖儲層中，通過與儲層的碳酸鹽礦物反應而提高儲層的滲透率和孔隙度，達到提高儲層回灌率的目的。該模式的可行性已通過數值模擬和實驗室水熱試驗證實。

請參閱圖1，圖面所示方向的左邊的井孔表示回灌井，即CO₂注入井10，右邊的井孔表示地熱水開采井11。CO₂注入井10穿過第四系地層12和隔水層13到達鈣質膠結為主的砂巖儲層14，將液態形式的CO₂通過泵由CO₂注入井10注入到正在開采地熱的砂巖儲層14中，CO₂進入到砂巖儲層14后，與砂巖儲層14中的鈣質膠結物以及儲層骨架礦物發生地球化學反應，即CO₂-水-巖相互作用。研究表明，碳酸鹽的動力學反應速率較快，一般為幾個小時到幾天，所以CO₂注入后，鈣質膠結物會很快發生溶解，砂巖儲層的孔隙度和滲透率會改善，地熱尾水回灌時就會更容易，達到提高回灌率的目的，使地熱能的利用實現可持續化。

實施例一

本實施例以天津館陶組地層水和館陶組砂巖巖芯的例子進行說明。針對1kg館陶組地層水和館陶組砂巖巖芯，通過分別模擬9.68mmol、14.24mmol、27.82mmol、69.92mmol和196.8mmol的CO₂注入條件下，儲層CO₂-水-巖相互作用導致的砂巖儲層鈣質膠結物溶解作用及其對孔隙度的影響。結果表明，砂巖儲層流體的pH值降低了1個單位，HCO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺、Al和Si等組分含量均增加(圖2)，這是鈣質膠結物在酸性環境中發生溶解導致的，進而導致砂巖儲層孔隙度增加。