[發明專利]判斷二氧化碳注入砂巖后成巖流體演化過程的方法

有效

• 申請號: 201610531401.9
• 申請日: 2016-07-07
• 公開（公告）號: CN105911259B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 李福來;李文帥
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 青島聯信知識產權代理事務所(普通合伙)37227
• 代理人: 高洋

技術領域

本發明涉及砂巖流體演化領域，特別涉及一種判斷CO₂注入砂巖后的成巖流體演化過程的方法。

背景技術

CO₂的捕集和地質封存(CCS)是降低溫室氣體排放，減緩全球氣候變暖的主要途徑(Holloway,2004；Enting et al.,2008,Benson and Cole,2008；Oelkers and Cole,2008)，即通過人工方式將工業產生的CO₂注入地下滲透性儲集層中，通過構造和地層圈閉捕獲、水動力捕獲、溶解捕獲、礦物捕獲等方式進行長期封存(Xu et al.,2006；Bachu et al.,2007；Gaus,2010；Depaola and Cole,2013)，從而降低向大氣的碳排放量。將CO₂注入地下深部滲透性儲層中，以穩定的碳酸鹽礦物的形式“固定”下來被認為是長期CO₂封存最穩定的途徑(Bachu et al.,2004；IPCC,2005)。數值模擬及水-巖實驗表明：片鈉鋁石是CO₂注入到砂巖后形成的圈閉CO₂的主要礦物之一(Xu et al.,2004,2005；Zerai et al.,2006)。野外觀察顯示：片鈉鋁石的出現與區域巖漿活動及斷裂作用有緊密聯系(Golab et al.,2006；Moore et al.,2009)。片鈉鋁石以其形成于高pCO₂、堿性流體環境，并常與CO₂氣藏相伴生的特點，被視為CO₂流體運移、聚集的“示蹤礦物”(Gao et al.,2005)，也是穩定的“固碳礦物”(Worden,2006)。通過片鈉鋁石等穩定碳酸鹽礦物固定CO₂被認為是有效的途徑(Klusman,2003；Kharaka et al.,2006)。

現在進行的CCS工程中，CO₂封存后對儲層中礦物和流體狀態產生的改變較難預料。對于CO₂在儲層中與礦物的相互作用及對儲層流體性質造成的影響都是CCS技術能否安全使用的關鍵。針對含片鈉鋁石砂巖巖石學及成巖流體特征的系統研究，有利于合理地認識CO₂充注后地層流體性質變化，也有利于更深入地研究含片鈉鋁石砂巖的成巖信息以及CO₂地質封存可行性等問題。但是現有的技術對于CO₂在儲層中與礦物的相互作用及對儲層流體性質造成的影響主要是定性認識，缺乏定量化的手段，難以定量判斷CO₂注入砂巖后的成巖流體演化過程。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提供一種判斷CO₂注入砂巖后成巖流體演化過程的新方法，為CO₂地質封存研究提供了一種新的思路，以CO₂示蹤礦物-片鈉鋁石為核心，能夠為CO₂注入儲層后演化過程提供更簡潔清晰的認識。

本發明的判斷CO₂注入砂巖后成巖流體演化過程的方法的具體步驟是：

取檢測地的含片鈉鋁石砂巖作為天然類似物；

根據鏡下特征，判斷CO₂注入砂巖后的成巖共生序列；

根據砂巖中粘土礦物組成、有機質最高熱解溫度、鏡質體反射率判斷成巖階段；

根據現今地層水特征，判斷砂巖現今流體特征；

根據片鈉鋁石的碳氧同位素組成計算古流體鹽度，確定形成片鈉鋁石的古流體特征；

按照CO₂充注時序，根據不同類型的礦物形成時間，確定成巖共生序列，判斷成巖階段，從而劃分自生礦物組合，綜合上述砂巖現今流體特征和古流體特征以及自生礦物組合制備得到CO₂注入砂巖后的成巖流體演化模式圖，根據模式圖推導該檢測地的CO2注入砂巖后成巖流體演化過程。

進一步的，所述鏡下特征獲取方法為采用茜素紅染色薄片光學顯微鏡鏡下鑒定和SEM掃描電子顯微鏡噴金薄片鑒定的方法。

進一步的，所述成巖共生序列的確定方法主要包括：先形成的礦物附著于碎屑顆粒的表面；晚形成的礦物充填于剩余孔隙空間；交代早期自生礦物者，形成應晚于早期自生礦物；連生或嵌晶礦物形成較晚；晚期自生礦物生長受到早期自生礦物限制。