摘要:CO2在地下深部咸水含水層地質封存的多種封存機理中，束縛氣封存的潛力很大，可占封存總量的30%左右。殘余氣飽和度是評價束縛氣封存量的一個十分重要的參數。通過測定不同成分鹽水驅CO2的殘余CO2飽和度，對不同咸水含水層的束縛氣封存潛力進行定性的評價，進一步為深部咸水含水層的CO2封存量的評估提供了參數依據。同時也對深部咸水含水層CO2地質封存的工程選址和目標含水層的選擇具有一定的指導和借鑒意義。實驗使用飽和CO2的蒸餾水、NaCl溶液、CaCl2溶液以及NaCl和CaCl2的混合溶液(質量比1:1)，溶液質量濃度都為10%，驅替飽和CO2的巖心，最后計算殘余CO2飽和度。飽和CO2的溶液驅替CO2的過程可以分為兩個階段:活塞式驅替和攜帶式驅替。實驗結果顯示，4種液體驅替實驗的殘余CO2飽和度由小到大依次為:蒸餾水、混合溶液、NaCl溶液、CaCl2溶液。結果表明:在界面張力和流體粘性共同作用下，界面張力對巖心中CO2驅替效果的影響起主導作用;這3種類型鹽水中，Cl-Ca型水束縛氣封存潛力最大，其次是Cl-Na型水，Cl-Na·Ca型水最差。

如何減少大氣中的CO2以減輕溫室氣體效應驅已經是人類面臨的重大科學問題，實施CO2捕集及地質封存(也稱埋存或儲存)是目前大多數科學分0引言的研究較少，國內外油氣藏、深部咸水層和不可開采煤層等儲層都可存過以為二氧化碳地質封存提供有效場所。碳封溶液存領導人論壇(The Carbon Sequestration L Forum)將CO2在地下深部咸水含水層中的封存機(理分為地層構造封存、水動力封存、束縛氣封存、溶解封存和礦化封存5-6]。束縛氣封存(殘余氣存)是指停止注氣后，CO2氣體飽和度開始降低，地層水回流，占據之前由CO2氣體所占據的巖石孔隙，由于毛細力的作用，巖石孔隙中會殘留部分CO2氣體，以殘余氣的形式封存。這部分體對含水層和不滲透層完整性要求不高，從而增擇加了CO2封存的安全性。CO2封存的初始階段地層構造封存占主導地位，隨著時間推移，束縛氣封存和溶解封存逐漸占據主導地位。而且，束縛氣封存增大了CO2與地層水和巖石的接觸時間，對溶解封存和礦化封存有促進作用。本研究就是模擬CO2在地下深部咸水含水層的束縛氣封存過程，并最終計算殘余CO2飽和度。

國外有關殘余氣方面的研究開始比較早，研究成果較多。Suekane等通過室內實驗研究發現，至少CO2封存量的1/3是由束縛氣封存和溶解封存貢獻的;進一步的研究表明，束縛氣封存和溶解封存的封存量至少占封存總量的38.8%而國內對殘余氣的研究起步較晚，相關研究較體少。2000年秦玉等通過水驅氣實驗測定了殘余氣飽和度;2010年生如巖研究了孔隙度滲透率、初始含氣飽和度對水驅砂巖氣的殘余氣泵飽和度的影響;Chang等通過室內實驗初始溶液中溶解的CO2越多，其最終的殘余CO2飽和度越大。

但是Suekane等所測定的殘余氣中，不但束縛氣，還包括了溶解氣，本次實驗使用飽和CO2的驅替液，最終計算出來的殘余氣只包含縛氣，不用考慮溶解氣。前人的研究多是對殘余氣飽和度的相關規律進行研究(如生如巖、Cha等)，或者是簡單測定殘余氣飽和度(等)，沒有很好地與CO2地質封存的實際相結合。由于深部咸水含水層的水有多種水化學至類型，目前對各種類型咸水含水層束縛氣封存量的研究較少，國內外尚未見到測定不同成分鹽水CO2實驗的殘余CO2飽和度的公開文獻，相方面還有待進一步研究。本研究首次用不同成水(飽和CO2)進行驅替實驗測定殘余CO2飽尚未見到測定不同成分鹽水。所以實驗使用飽和CO2的蒸餾水、NaCl、CaCl2溶液以及二者的混合液(質量比1:1)，adership溶液質量濃度均為10%，驅替飽和CO2的巖心40℃，10MPa條件下)，最后計算殘余CO2飽和。進而定性地評價它們的束縛氣封存潛力，找出束縛氣封存潛力最大的水化學類型，探究殘余O2飽和度的大小與水化學類型之間存在的內在系。本次研究結果將為深部咸水含水層的ＣＯ２封存量的評估提供參數依據，同時對深部咸水含水層ＣＯ２地質封存的工程選址和目標含水層的選擇具有一定的指導和借鑒意義。

1實驗材料

1.1實驗用品

實驗所用藥品有NaCl、CaCl2、干冰、NaOH溶液和HCl溶液。所用器材:已測孔隙度的人工巖心A-9(直徑為5cm，長度為8cm，孔隙度為14.37%)、酸式滴定管和堿式滴定管。

1.2實驗裝置

實驗所用裝置為地質封存條件下CO2遷移物模擬平臺，如圖1所示。主要結構分為以下幾個系統:氣體制冷系統、氣體注入驅替系統、液入驅替系統、回環壓系統、巖心夾持系統、量系統、抽真空系統及數據采集和微機測控系統等。CO2氣體經氣體制冷系統冷卻后通過注氣壓注入儲氣罐，最大注入壓力20MPa。液體現，通過注水泵恒流注入儲液罐，最大注入流量為9.9ml/min。通過注射泵設置回、環壓。儲氣罐和儲液罐通過出氣、出液閥門將CO2、液體括注入巖心夾持器。通過真空泵對巖心抽真空。口端的氣體、液體通過氣液分離器分離，氣體通過濕式氣體流量計記錄瞬時和累計流量，體通過電子天平稱重的方式記錄其瞬時和累g計流量。瞬時的入口、出口壓力通過計算機記秦玉錄。儲氣罐、儲液罐、巖心夾持器都放置于恒溫況箱內，通過恒溫箱控制其內部溫度，范圍為室溫至120℃。