[发明专利]一种纳米颗粒复合低矿化度水提高CO2

说明书

本发明公开了一种纳米颗粒复合低矿化度水提高COsubgt;2/subgt;注入能力的方法，属于COsubgt;2/subgt;地质封存与利用技术领域。所述方法包括以下步骤：将硅烷偶联剂改性SiOsubgt;2/subgt;纳米流体注入地层；待改性SiOsubgt;2/subgt;纳米流体段塞注入结束后，停注焖井一段时间；焖井结束后，将低矿化度水注入地层，驱替稀释井周高矿化度地层水；待低矿化度水注入结束后立即转注超临界COsubgt;2/subgt;，进行COsubgt;2/subgt;的封存与利用。该方法可对井周地层微粒进行固定，增强岩石疏水性，并对高矿化度地层水进行驱替稀释，从而实现对井周盐析沉淀和微粒运移伤害的综合防治，大幅改善COsubgt;2/subgt;的注入能力。

技术领域

本发明属于CO₂地质封存与利用技术领域，具体涉及一种纳米颗粒复合低矿化度水提高CO₂注入能力的方法。

背景技术

随着人类社会现代化进程的加快，CO₂气体过度排放导致全球气温上升，严重威胁着地球生态环境。为应对全球气候变暖，各国采取了相应的碳减排措施与决定，其中CO₂地质封存与利用被认为是目前最经济、最有效的碳减排途径，主要包括咸水层CO₂封存、CO₂强化石油开采和CO₂驱替煤层气。然而，CO₂封存地质体多赋存有高矿化度地层水，随着超临界CO₂的持续注入，注入井附近地层水会不断被干燥CO₂蒸发，导致矿化度不断升高，当达到盐溶极限时，地层水中的盐分便会结晶析出，诱发盐析效应。盐析效应通常发生在近井地带，是影响CO₂注入能力的关键因素。盐析沉淀会堵塞井周孔隙空间，降低地层渗透率，进而导致CO₂注入压力过大，注入能耗增加，严重制约CO₂封存与利用的安全性和经济性。

现有技术主要通过注入低矿化度水的方法对井周盐析效应进行防治。注低矿化度水可对近井带高矿化度地层水进行驱替、稀释，减少盐析发生的物质基础，从而抑制盐析效应；同时，该方法也可对井周已有的盐析沉淀进行溶解。然而，该方法尚存在以下不足：

(1)低矿化度水仅能在短期内对盐析效应进行防治，随着CO₂持续注入，井周含水(润湿相)饱和度不断降低，高矿化度地层水会在毛管力作用下发生回流，再次诱发盐析；

(2)低矿化度水会导致地层微粒与孔隙壁面间的双电层斥力增大，微粒由有利黏附条件转变为不利条件，从而加剧地层微粒的脱落，诱发大规模微粒运移，堵塞孔喉空间；

(3)低矿化度水会与岩石矿物间发生离子交换，导致岩石表面电负性增加，扩散双电层厚度增厚，岩石亲水性增强，而岩石润湿性是影响盐析效应的关键因素，岩石亲水性增加会导致束缚水饱和度增大，地层水的毛管回流现象加剧，从而促进盐析效应的发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米颗粒复合低矿化度水提高CO₂注入能力的方法，该方法可对井周地层微粒进行固定，增强岩石疏水性，并对高矿化度地层水进行驱替、稀释，从而实现对井周盐析沉淀和微粒运移伤害的综合防治，大幅改善CO₂的注入能力。

为实现上述目的，本发明提供了一种纳米颗粒复合低矿化度水提高CO₂注入能力的方法，包括以下步骤：

(1)将硅烷偶联剂改性SiO₂纳米流体注入地层；

(2)待改性SiO₂纳米流体段塞注入结束后，停注焖井一段时间；

(3)焖井结束后，将低矿化度水注入地层，驱替稀释井周高矿化度地层水；