[发明专利]用于CO2水岩反应前后岩石矿物成分原位对比分析方法

说明书

本发明提供了一种用于CO₂水岩反应前后岩石矿物成分原位对比分析方法，本发明还提供了一种高温高压样品保护装置用于该分析方法中。所述装置是由不锈钢样品夹持器和弹性护套组成；不锈钢样品夹持器和弹性护套均为中空的圆柱体结构，弹性护套套设于不锈钢样品夹持器中。本发明的分析方法能够实现对CO₂水岩反应前后岩石矿物成分进行原位的定量评价研究；通过三种表征手段相互佐证，直观形象，有效提高了矿物研究的精度；本发明有效弥补了已有实验技术无法开展反应前后矿物原位对比的短板，能够为CO₂矿物转化、CO₂地质埋存机理研究及数值模拟提供重要的模型，进一步推动实验室基础研究工作。

技术领域

本发明属于岩石矿物分析技术领域，涉及一种高温高压样品保护装置及一种用于CO₂水岩反应前后岩石矿物成分原位对比分析方法。

背景技术

在全球经济大发展的今天，以CO₂为代表的温室气体对环境的影响已引起全球关注，如何有效进行CO₂减排、已排放的CO₂如何进行有效埋存与利用已成为政府关注的重要问题(Xu等，2005；Bredesen等，2004；Barelli等，2004；Drage等，2009；Mikkelsen等，2010；Shukla等，2010)。CO₂在地下卤水层或油层中埋存已成为最重要的埋存方式，许多国家与地区均开展了大量卓有成效的研究，不同矿物对CO₂的固定与埋存成为研究和关注的热点。Mohamed等(2011)研究了CO₂埋存过程中硫酸盐沉淀问题，通过对温度、注入速度等对比性研究，提出温度是影响硫酸沉淀的主要参数，注入速率没有显著影响，即便硫酸浓度较低，高盐度条件下硫酸钙也发生沉淀现象；Dávila等(2016)研究了西班牙Hontomín地区高NaCl和富硫酸盐地层水中CO₂埋存的相关问题，系统分析了Ca²⁺、S^2-、Fe²⁺和Si⁴⁺等反应前后的变化，指出方解石的溶蚀、石膏的沉淀和少量硅酸盐的溶蚀是主要的矿物变化；于志超等(2012) 研究了松辽盆地南部饱和CO₂地层水驱过程中水岩作用，明确了主要的敏感矿物包括方解石、铁白云石、钾长石和钠长石，指出不同矿物演化特征差异性：长石和碳酸盐类矿物发生了不同程度的溶蚀、溶解作用，方解石溶解程度最大，片钠铝石次之，铁白云石最弱，自生钠长石和微晶石英未发生明显的溶蚀作用；Liu等(2011)在研究美国中西部Mt.Simon砂岩地层中CO₂封存中，考虑了区域流体流动，发现大量的长石溶蚀与黏土矿物沉淀；Ketzer等(2009)研究了巴西南部盐水层CO₂水岩反应，证实在现今地层条件下CO₂可与岩石反应生成碳酸钙从而实现有效的碳埋存； Elkhoury等(2013)研究了裂缝性碳酸盐岩储层中矿物的溶蚀与变形作用；张超等 (2013)研究了超临界CO₂对方解石、长石等矿物的溶蚀作用及黏土矿物的再迁移。

然而，前人在对CO₂水岩反应前后岩石矿物成分进行研究时，多采用扫描电镜的方法，由于实验室模拟的高温高压环境极易将样品压裂，导致很难对同一位置、同一矿物进行反应前后的原位对比，前人研究主要采用了非原位、或者元素分析结果来间接证明矿物的演化(Mohamed等，2011；Dávila等，2016；于志超等，2012；Liu 等，2011；Ketzer等，；Elkhoury等，2013；张超等，2013)，这就导致了研究结果存在不确定性，降低了精度。

发明内容