【摘 要】
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碳酸盐岩的孔隙结构对溶蚀通道的形成和相关反应传输过程有强烈的影响。这些效应在碳捕集埋存(CCS)的工程操作中是至关重要的。然而,对于饱和CO2盐水在储层条件下如何改变孔隙结构的系统性研究非常有限。为提供更加详细的信息,本论文对均质孔隙型、非均质孔隙型、裂缝型和溶洞型碳酸盐岩的溶解模式进行了研究。通过孔隙半径分布曲线和归一化速度分布曲线筛选出物理非均质性不同的岩心,制备饱和CO2盐水后,在8 MPa
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碳酸盐岩的孔隙结构对溶蚀通道的形成和相关反应传输过程有强烈的影响。这些效应在碳捕集埋存(CCS)的工程操作中是至关重要的。然而,对于饱和CO2盐水在储层条件下如何改变孔隙结构的系统性研究非常有限。为提供更加详细的信息,本论文对均质孔隙型、非均质孔隙型、裂缝型和溶洞型碳酸盐岩的溶解模式进行了研究。通过孔隙半径分布曲线和归一化速度分布曲线筛选出物理非均质性不同的岩心,制备饱和CO2盐水后,在8 MPa孔隙压力下驱替碳酸盐岩样品,并在驱替进行至100 PV、500 PV、1000 PV、1500 PV、2000 PV时以两个分辨率(4.26μm和21.14μm)扫描岩心,从而获取动态孔隙结构变化。研究发现孔隙结构的差异所造成的物理非均质性对酸化盐水与岩石颗粒的反应有很大影响。在均质孔隙型样品中形成了由分支通道包围的优势渗流通道,且流场分布均匀;非均质孔隙型样品和溶洞型样品中发育单一溶蚀通道,该通道中汇集了大量的流线;裂缝型样品中的溶蚀通道在原始裂缝的基础上发育,裂缝中观察到颗粒运移现象。沿着酸化盐水的流动方向,均质孔隙型样品的孔隙度均匀增加;非均质样品、裂缝型样品和溶洞型样品的孔隙度,增加在初始孔隙空间发育的地方。物理非均质性越强的样品渗透率增长越快。所有样品的有效反应速率都随时间而降低,传质扩散的过程中H+的对流速率远高于扩散速率,且对流主导的运输效应在裂缝中最强。本论文绘制了四块样品的Pe-Da分布,显示均匀溶解和非均匀溶解的分界线为Da=10-4,但随着孔隙几何形状复杂度的增加,Da分布范围缩小,溶解趋向于非均匀。最后总结了所有样品的溶解模式。本论文的工作为CCS中的石灰岩的溶解提供了关键的认识,表明CO2注入可能导致地质断层的复活和井眼周围的地层伤害。
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