[发明专利]判断二氧化碳注入砂岩后成岩流体演化过程的方法

说明书

技术领域

本发明涉及砂岩流体演化领域，特别涉及一种判断CO₂注入砂岩后的成岩流体演化过程的方法。

背景技术

CO₂的捕集和地质封存(CCS)是降低温室气体排放，减缓全球气候变暖的主要途径(Holloway,2004；Enting et al.,2008,Benson and Cole,2008；Oelkers and Cole,2008)，即通过人工方式将工业产生的CO₂注入地下渗透性储集层中，通过构造和地层圈闭捕获、水动力捕获、溶解捕获、矿物捕获等方式进行长期封存(Xu et al.,2006；Bachu et al.,2007；Gaus,2010；Depaola and Cole,2013)，从而降低向大气的碳排放量。将CO₂注入地下深部渗透性储层中，以稳定的碳酸盐矿物的形式“固定”下来被认为是长期CO₂封存最稳定的途径(Bachu et al.,2004；IPCC,2005)。数值模拟及水-岩实验表明：片钠铝石是CO₂注入到砂岩后形成的圈闭CO₂的主要矿物之一(Xu et al.,2004,2005；Zerai et al.,2006)。野外观察显示：片钠铝石的出现与区域岩浆活动及断裂作用有紧密联系(Golab et al.,2006；Moore et al.,2009)。片钠铝石以其形成于高pCO₂、碱性流体环境，并常与CO₂气藏相伴生的特点，被视为CO₂流体运移、聚集的“示踪矿物”(Gao et al.,2005)，也是稳定的“固碳矿物”(Worden,2006)。通过片钠铝石等稳定碳酸盐矿物固定CO₂被认为是有效的途径(Klusman,2003；Kharaka et al.,2006)。

现在进行的CCS工程中，CO₂封存后对储层中矿物和流体状态产生的改变较难预料。对于CO₂在储层中与矿物的相互作用及对储层流体性质造成的影响都是CCS技术能否安全使用的关键。针对含片钠铝石砂岩岩石学及成岩流体特征的系统研究，有利于合理地认识CO₂充注后地层流体性质变化，也有利于更深入地研究含片钠铝石砂岩的成岩信息以及CO₂地质封存可行性等问题。但是现有的技术对于CO₂在储层中与矿物的相互作用及对储层流体性质造成的影响主要是定性认识，缺乏定量化的手段，难以定量判断CO₂注入砂岩后的成岩流体演化过程。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种判断CO₂注入砂岩后成岩流体演化过程的新方法，为CO₂地质封存研究提供了一种新的思路，以CO₂示踪矿物-片钠铝石为核心，能够为CO₂注入储层后演化过程提供更简洁清晰的认识。

本发明的判断CO₂注入砂岩后成岩流体演化过程的方法的具体步骤是：

取检测地的含片钠铝石砂岩作为天然类似物；

根据镜下特征，判断CO₂注入砂岩后的成岩共生序列；

根据砂岩中粘土矿物组成、有机质最高热解温度、镜质体反射率判断成岩阶段；

根据现今地层水特征，判断砂岩现今流体特征；

根据片钠铝石的碳氧同位素组成计算古流体盐度，确定形成片钠铝石的古流体特征；

按照CO₂充注时序，根据不同类型的矿物形成时间，确定成岩共生序列，判断成岩阶段，从而划分自生矿物组合，综合上述砂岩现今流体特征和古流体特征以及自生矿物组合制备得到CO₂注入砂岩后的成岩流体演化模式图，根据模式图推导该检测地的CO2注入砂岩后成岩流体演化过程。

进一步的，所述镜下特征获取方法为采用茜素红染色薄片光学显微镜镜下鉴定和SEM扫描电子显微镜喷金薄片鉴定的方法。

进一步的，所述成岩共生序列的确定方法主要包括：先形成的矿物附着于碎屑颗粒的表面；晚形成的矿物充填于剩余孔隙空间；交代早期自生矿物者，形成应晚于早期自生矿物；连生或嵌晶矿物形成较晚；晚期自生矿物生长受到早期自生矿物限制。