[发明专利]一种注纳米粒子稳定CO2

说明书

一种注纳米粒子稳定COsubgt;2/subgt;微气泡强化地质封存方法，其属于多相流技术领域。该方法首先通过预混合COsubgt;2/subgt;和纳米颗粒以改善流体物性，再通过高压管道输送至地下，后经注入井布置的致密多孔板产生含有纳米颗粒的COsubgt;2/subgt;微气泡提高气体在咸水层的溶解速度与波及效率，增强流体后期的混合。通过这种联合注入方式有利于提高COsubgt;2/subgt;封存量和封存安全性，进一步降低储层气体泄露风险。

技术领域

本发明属于多相流技术领域，涉及一种注纳米粒子稳定CO₂微气泡强化地质封存方法。

背景技术

以CO₂为主的温室气体大量排放引发全球变暖，温室气体减排已成为全球关注的焦点。其中CO₂捕集与封存（CCS）技术已成为温室气体减排的有效方式，特别是封存容量大、埋藏深度深、分布范围广的地下咸水层。如我国的神华鄂尔多斯项目已成功开展了首个30万吨规模的CCS全流程示范项目，因此当前CO₂咸水层封存前景较好，南海也在建设首个海洋咸水层封存项目。

咸水层主要以残余封存和溶解封存俘获注入的CO₂，即CO₂注入后不断向上驱替与运移，随后到达盖层溶于储层盐水形成酸性溶液，最终发生对流混合进一步提高溶解量。而CO₂注入后的溶解与封存量、封存安全性等是当前工程最关注的问题。首先CO₂注入后储层压力很可能会上升，随时间的推移部分气体可能会透过密封屏障泄露到地下水层或通过废弃的井眼泄露到地面。其次，CO₂与咸水反应会造成局部矿物岩石溶解，进而可能会造成以下问题：其一，岩石溶解后形成通道，盖层岩石的渗透率增大，加剧CO₂向上逸出；其二，储层的机械强度和抗压强度降低，储层可能遭到破坏。以上都会导致CO₂有泄露风险，封存能力下降。而通过加速CO₂与咸水间的溶解与混合不仅可以增加封存量，还可以缓解储层气体泄漏，因此当前亟需一种高效的地质封存技术。

发明内容

综合考虑储层条件下，针对残余封存与溶解封存过程中CO₂溶解速度慢，以及溶解后期封存安全性差等问题，本发明提出了一种加速储层CO₂与咸水的溶解方法，即采用注纳米颗粒稳定CO₂微气泡强化地质封存的方法。通过注入预混合纳米颗粒的微米级CO₂改变原注入流体密度、粘度和润湿性，从而在增大CO₂波及面积的同时减小CO₂的浮力和增强后期混合。最终实现CO₂封存量的增加，并减少储层泄露风险。

本发明通过在高压管道内将CO₂预混入纳米颗粒，再通过井筒内置致密多孔板产生多数直径在100μm以下的CO₂微气泡。这种联合注入方式可显著改善注入流体物性，从而减小CO₂的浮力和增强后期CO₂与咸水的混合性。进一步混合流体通过井底多孔板产生微小级的CO₂微气泡能进一步强化气体波及效率，增强溶解。本系统可有效提高CO₂封存量并兼顾咸水层封存安全性。

一种注纳米粒子稳定CO₂微气泡强化地质封存方法，它包括以下步骤：

第一步：确定注入井的位置；

选取地形平缓、地质构造稳定、封存能力好的区域为封存位置，在相对合理的储层深度安装注入井，在注入井的周围安装监测装置，利用深层和浅层监测技术实时监测泄露和堵塞的风险。

第二步：获取纳米颗粒；

原料收集罐中装入制备纳米颗粒的原料，经管道进入到纳米砂磨器中研磨，再经管道、阀门通入纳米颗粒过滤器中过滤出纳米粒径＜500 nm的纳米颗粒。