纳米SiO₂强化CO₂地质封存页岩盖层封堵能力机制试验

摘要

页岩为CO₂盐水层地质封存常见盖层岩石类型，强化盖层封堵能力有利于提高CO₂地质埋存量和安全性。为探究随CO₂混注纳米SiO₂（SNPs）强化盖层封堵能力的有效性和可行性，对CO₂地质封存页岩盖层样品开展原地条件下的超临界CO₂酸蚀反应试验，基础组为页岩样品-地层水、对照组为页岩样品-地层水+超临界CO₂、优化组为页岩样品-地层水+SNPs+超临界CO₂,并采用核磁共振测试、场发射扫描电镜可视化观测、X射线衍射测试和岩石力学试验，探究CO₂酸蚀反应前后的页岩孔隙结构、表面形貌、矿物成分及力学性质特征。结果表明：优化组的大孔孔隙分量及孔隙度和渗透率增大幅度低于对照组；与对照组相比，优化组黏土矿物与碳酸盐岩矿物相对含量损失少，表明随CO₂混注SNPs可使岩样内部酸蚀作用减弱；SNPs在岩石端面吸附聚集或进入岩心孔喉，可使优化组页岩样品力学性能损伤程度降低；随CO₂混注SNPs有利于强化CO₂盐水层地质封存盖层封堵能力。

关键词

CO₂地质封存 / 纳米二氧化硅 / 超临界CO₂ / 盖层封堵能力

基金资助

国家自然科学基金面上项目(42272176);国家自然科学基金中德合作交流项目(M0469)