[发明专利]提高地热回灌率和CO2地质封存一体化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地热资源的开发利用技术，具体地涉及一种提高地热回灌率和CO₂地质封存于一体的方法。

背景技术

地热资源作为一种清洁、友好的可再生能源，是当前节能减排的理想选择之一。为了实现地热资源的可持续开发利用，在地热开发过程中，应该采用采灌结合的方式。这对保持热储压力，延长地热田寿命，防止环境破坏是非常有效和必要的。目前，基岩热储回灌问题已基本解决，但在砂岩热储中还存在着回灌量小，回灌阻塞严重的瓶颈，对砂岩热储的可持续开发利用非常不利。我国沉积盆地中低温地热资源分布广泛，解决回灌问题意义重大。

目前已有研究主要从回灌设备、系统工艺、技术方法等进行了初步探索，初步确定了回灌温度、回灌压力对回灌率的影响。还通过提高回灌水过滤器的孔径和改善成井工艺等方式来提高回灌率，但效果不佳。所以应尝试采用化学机理来改善储层的孔隙度和渗透率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高地热回灌率和CO₂地质封存于一体的方法，以改善砂岩储层的孔隙度和渗透率。

为实现上述目的，本发明提供的提高地热回灌率和CO₂地质封存于一体的方法，以液态形式的CO₂作为化学激发剂，注入到砂岩储层中，通过与砂岩储层的碳酸盐矿物反应而提高砂岩储层的渗透率和孔隙度。

所述的方法中，注入的CO₂量按1kg地层水计为9-200mmol。

本发明的方法可以达到封存部分CO₂的目的，并且在一定程度上实现节能减排。

附图说明：

图1是CO₂-EATER概念模式图。

图2是实施例一中的在1kg地层水中注入27.82mmolCO₂后的储层水化学变化图。

具体实施方式

影响回灌率低的因素较复杂，包括物理因素和化学因素，其中化学堵塞有可能是造成回灌率低的主要原因之一。所以为了有效的提高热储层的回灌率，应尝试采用化学机理来改善储层的孔隙度和渗透率。在此基础上，本发明提出了CO₂-EATER模式，即CO₂-Enhanced Aquifer Thermal Energy Recovery。该模式指的是以CO₂作为化学激发剂，注入到砂岩储层中，通过与储层的碳酸盐矿物反应而提高储层的渗透率和孔隙度，达到提高储层回灌率的目的。该模式的可行性已通过数值模拟和实验室水热试验证实。

请参阅图1，图面所示方向的左边的井孔表示回灌井，即CO₂注入井10，右边的井孔表示地热水开采井11。CO₂注入井10穿过第四系地层12和隔水层13到达钙质胶结为主的砂岩储层14，将液态形式的CO₂通过泵由CO₂注入井10注入到正在开采地热的砂岩储层14中，CO₂进入到砂岩储层14后，与砂岩储层14中的钙质胶结物以及储层骨架矿物发生地球化学反应，即CO₂-水-岩相互作用。研究表明，碳酸盐的动力学反应速率较快，一般为几个小时到几天，所以CO₂注入后，钙质胶结物会很快发生溶解，砂岩储层的孔隙度和渗透率会改善，地热尾水回灌时就会更容易，达到提高回灌率的目的，使地热能的利用实现可持续化。

实施例一

本实施例以天津馆陶组地层水和馆陶组砂岩岩芯的例子进行说明。针对1kg馆陶组地层水和馆陶组砂岩岩芯，通过分别模拟9.68mmol、14.24mmol、27.82mmol、69.92mmol和196.8mmol的CO₂注入条件下，储层CO₂-水-岩相互作用导致的砂岩储层钙质胶结物溶解作用及其对孔隙度的影响。结果表明，砂岩储层流体的pH值降低了1个单位，HCO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺、Al和Si等组分含量均增加(图2)，这是钙质胶结物在酸性环境中发生溶解导致的，进而导致砂岩储层孔隙度增加。