闭坑瓦斯矿井残余CO2-矿井水-岩作用实验模拟

基于三相反应模拟系统,以CO2为主要残余瓦斯气体,以煤中典型矿物和高硫酸盐高铁矿井水为固、液反应相,开展闭坑瓦斯矿井水-岩-气反应模拟实验,对比分析了三相反应模拟实验中矿井水化学成分变化和矿物组分的变化。结果表明:在水-岩-气三相模拟反应中,矿井水的pH升高,Eh降低,矿物相的溶解导致矿井水中Ca^2+、HCO3^-、SO4^2-以及可溶性SiO2的含量出现不同程度的增加,Mg^2+含量无明显变化,总Fe浓度下降,矿化度明显增加;煤岩典型矿物均出现了不同程度的溶解反应,方解石发生溶解作用时,反应过程中会生成新的碳酸盐矿物,黄铁矿在溶解的同时伴随着绿泥石的生成。

增强地热系统热储层-盐水-CO_2相互作用

增强型地热系统(EGS)是采用人工形成地热储层的方法,从低渗透性岩体中经济地采出深层热能的人工地热系统。以CO2为载热流体的增强地热能系统(CO2-EGS)是实现CO2减排和深部地热资源开发的有效手段,系统运行时的水-岩-气相互作用对热储层孔渗特征有着重要影响,最终会影响储层的产热能力。笔者利用高温高压反应釜模拟CO2-EGS高温下的热储层-盐水-CO2的相互作用,通过对实验中反应液离子成分变化和岩样扫描电镜进行分析,结果表明:实验后的钾长石和方解石出现溶解现象,且方解石溶蚀剧烈;岩样表面出现极少量次生方解石和钠长石,并有新矿物析出,其主要组成元素为C、O、Si、Fe,为菱铁矿的中间产物。通过TOUGHREACT建立反应性溶质运移模型,模拟上述实验的化学反应过程,模拟结果和实验数据拟合较好。该研究可为CO2-EGS的水-岩-气作用机制提供地球化学数据。

深部含水灰岩层处置CO2作用机理探讨

研究基于IS-100型高压气体等温吸附/解吸仪与自制密封反应器为实验平台,模拟了地质处置后CO_2在不同压力和不同时间尺度下与深部含水灰岩的气-水-岩作用。实验结果表明:灰岩中钙离子在溶有CO_2的溶液中极易析出;灰岩溶蚀速率随CO_2注入压力的增高而呈线性增加;灰岩溶蚀量随时间的延长而增加,但溶蚀速率逐渐减小,并趋于稳定。

废弃煤矿瓦斯赋存与运移气-水-岩相互作用研究进展

废弃煤矿瓦斯一方面可通过工程抽出而变成宝贵的洁净能源,而另一方面可能集聚突出形成灾害或逸出加剧温室效应,甚至通过气-水-煤相互作用而污染地下水系统。对我国废弃煤矿残余瓦斯及次生灾害调查的基础上,重点对废弃矿井瓦斯-水-煤岩反应的水文地球化学及多相流机理的研究进展进行了综述,并指出今后研究重点。

天然气地下储气库CO_(2)作垫层气研究现状

针对天然气地下储气库垫层气的相关研究,从CO_(2)和CH_(4)的热力学性质对比以及相关混气实验,综述了CO_(2)作垫层气的可行性。从静态因素和动态因素两个方面,详细综述了CO_(2)作垫层气与工作气混合的影响因素,包括储层孔隙度、渗透率、温度、压力、CO_(2)垫层气比例等。论述了“CO_(2)-地层水-岩石”相互作用对储层结构和稳定性的影响。研究可为CO_(2)作天然气地下储气库垫层气的注采动态变化规律分析以及提高储气库天然气采收率提供理论借鉴。

桂西北峰丛洼地泉水和溪流在降雨过程中的水化学动态变化特征

通过对中国科学院环江喀斯特农业生态系统观测研究站所在区域的泉水和溪流在降雨时的连续采集,发现二者的水化学特征对降雨的响应较快,但变化却不同。降雨时泉水的pH值在降雨时降低,电导率和主要离子浓度升高,SI降低,pCO2升高,而溪流的电导率和主要离子浓度降低,碳酸盐矿物饱和指数(SI)降低,水中二氧化碳分压(pCO2)降低。降雨时泉水和溪流的溶质输移速率明显增加,但没有表现出在连续降雨中因为降雨强度大输移速率就高的现象,从而推断,除了雨水的稀释作用和"土壤CO2效应"外,土壤包气带的"前水"以及土壤中可交换态离子也影响了降雨时峰丛洼地水体中溶质的运移。

铅锌矿中锌元素对地质碳汇的影响研究

为明确含硫铅锌矿中锌元素对地质碳汇(HCO_(3)^(-))的影响,以广西灵川县硫铅锌矿场为研究对象,开展室内实验模拟,通过改变水样、岩样和锌化合物含量来监测水中HCO_(3)^(-)的变化,对含硫铅锌矿中锌元素与HCO_(3)^(-)(地质碳汇)之间的变化情况进行分析。实验结果表明,铅锌矿中的锌元素会对地质碳汇(HCO_(3)^(-))产生影响,Zn^(2+)会抑制反应的发生,使HCO_(3)^(-)的含量减少;不同岩性对地质碳汇(HCO_(3)^(-))有一定影响,在矿粉中加入灰岩反应生成HCO_(3)^(-)的浓度会大于角岩生成HCO_(3)^(-)的浓度;样品在0.5 mg/L或1 mg/L ZnCl_(2)溶液中生成HCO_(3)^(-)的浓度比在超纯水中生成HCO_(3)^(-)的浓度低,且样品在1 mg/L ZnCl_(2)溶液中生成HCO_(3)^(-)的浓度更低,表明锌元素含量越高,对岩石的溶解抑制作用就越显著。本研究结果对于提高碳汇转化速率,为控制CO_(2)浓度提供了一种方法和科学依据。