砂岩对CO2的矿物捕获能力 ——来自松辽盆地南部红岗地区含片钠铝石砂岩的约束

论文摘要

通过偏光显微镜、扫描电镜、阴极发光显微镜和荧光显微镜观察,结合X-射线衍射分析、碳氧同位素分析和均一温度测试数据以及CO2—砂岩相互作用实验和数值模拟,查明了松辽盆地南部红岗地区含片钠铝石砂岩中与CO2充注有关的碳酸盐矿物组合,定量地评估了砂岩对CO2的矿物捕获潜力。研究表明C02注入后形成的自生矿物组合与共生序列为：片钠铝石—晚期次生加大石英—晚期高岭石,晚期方解石和铁白云石,其中,片钠铝石、晚期方解石和铁白云石为CO2充注形成的碳酸盐矿物,并且他们与盆地中赋存的CO2气具有相同的“碳”来源,均为幔源岩浆成因。通过CO2—砂岩相互作用的数值模拟和实验室实验验证和补充了岩石学研究结果。其中,数值模拟结果显示,CO2注入后溶解的矿物类型包括斜长石、钾长石与绿泥石；沉淀的自生矿物有片钠铝石、铁白云石、方解石、菱镁矿和石英。除菱镁矿外,其他溶解的和沉淀的矿物均与岩石学观察结果基本一致。实验室实验表明,随着实验温度的升高,砂岩内长石的溶蚀溶解程度增加,这与岩石学观察中大部分长石发育溶蚀溶解现象是一致的。含片钠铝石砂岩中与CO2充注有关的碳酸盐矿物的固碳量计算和数值模拟表明,富含长石的砂岩对CO2具有较大的矿物捕获潜力。砂岩岩石类型和成分成熟度以及长石的类型是制约砂岩对CO2的矿物捕获潜力的重要因素。

论文目录

• 内容提要
• 中文摘要
• Abstract
• 前言
• 1 论文依托项目
• 2 研究目的及意义
• 3 国内外研究现状
• 3.1 天然类比
• 3.2 固碳矿物
• 2捕获量计算'>3.3 CO₂捕获量计算
• 4 主要研究内容
• 5 研究方案和技术路线
• 5.1 研究方案
• 5.2 采取的技术路线
• 6 完成的工作量与取得的创新性认识
• 第1章 地质背景
• 1.1 地层
• 1.1.1 侏罗系（J）
• 1.1.2 白垩系（K）
• 1.1.3 新近系（N）
• 1.1.4 第四系（Q）
• 1.2 构造演化
• 1.2.1 伸展断陷阶段
• 1.2.2 坳陷阶段
• 1.2.3 构造反转阶段
• 1.2.4 新生代断坳阶段
• 1.3 沉积特征
• 1.4 含片钠铝石砂岩分布特征
• 第2章 含片钠铝石砂岩的成岩共生序列
• 2.1 骨架碎屑成分
• 2.2 胶结物与自生矿物
• 2.2.1 次生加大石英与自生微晶石英
• 2.2.2 次生加大长石
• 2.2.3 粘土矿物
• 2.2.4 片钠铝石
• 2.2.5 其他碳酸盐矿物
• 2.3 成岩共生序列
• 小结
• 第3章 含片钠铝石砂岩中主要的固碳矿物
• 2的地球化学特征'>3.1 气藏中CO₂的地球化学特征
• 3.1.1 研究现状
• 2地球化学特征及成因判别'>3.1.2 中、浅层CO₂地球化学特征及成因判别
• 2充注对砂岩的影响'>3.2 CO₂充注对砂岩的影响
• 3.2.1 含片钠铝石砂岩与一般砂岩的岩石学比较
• 2—砂岩相互作用实验'>3.2.2 CO₂—砂岩相互作用实验
• 2充注有关的碳酸盐矿物'>3.3 与CO₂充注有关的碳酸盐矿物
• 3.3.1 碳酸盐矿物碳氧同位素组成
• 3.3.2 碳酸盐矿物的形成温度
• 2充注形成的碳酸盐矿物'>3.3.3 慢源CO₂充注形成的碳酸盐矿物
• 2大规模泄露的岩石学证据'>3.4 红岗地区慢源CO₂大规模泄露的岩石学证据
• 小结
• 2—砂岩相互作用的数值模拟'>第4章 CO₂—砂岩相互作用的数值模拟
• 4.1 软件概述
• 4.2 地质模型与模拟结果
• 4.2.1 模型建立和参数赋值
• 4.2.2 模拟结果
• 4.3 模拟结果与地质实例的比较
• 4.3.1 地层水pH值
• 4.3.2 储层孔隙度
• 4.3.3 矿物溶蚀、溶解作用
• 4.3.4 新生成矿物的类型
• 4.4 模拟局限性
• 小结
• 2的矿物捕获能力'>第5章 砂岩对CO₂的矿物捕获能力
• 2的地质存储方式'>5.1 CO₂的地质存储方式
• 5.2 固碳量估算
• 2注入成因的碳酸盐矿物捕获CO₂量'>5.2.1 天然类似物中CO₂注入成因的碳酸盐矿物捕获CO₂量
• 5.2.2 数值模拟
• 2矿物捕获能力的岩石学制约'>5.3 CO₂矿物捕获能力的岩石学制约
• 5.3.1 岩石类型与成分成熟度
• 5.3.2 长石含量
• 小结
• 结论
• 参考文献
• 图版图例
• 图版
• 攻读博士学位期间公开发表的学术论文
• 攻读博士学位期间参加的全国性学术会议
• 致谢