第一章 CO2地质封存基础理论 1
第一节 CO2地质封存的概念及意义 1
一、海洋封存 1
二、废弃的油气藏封存 2
三、不可开采的煤层储存 3
四、深部咸水层储存 3
五、几种储存方式的比较 4
第二节 CO2的性质与地下封存机制 4
一、CO2的物理状态 4
二、超临界CO2的性质 5
三、CO2的化学性质 7
四、CO2－H2O互溶性质 8
五、CO2咸水层封存的捕获机制 9
第三节 CO2咸水层封存研究进展 12
一、国外研究现状 12
二、国内研究现状 14
三、发展趋势及下一步研究重点 15
参考文献 16
第二章 CO2－水－岩相互作用高压原位观测系统 21
第一节 高压原位观测系统的构成 21
一、高压系统 21
二、控温系统 22
三、共聚焦显微激光拉曼光谱仪 22
第二节 拉曼光谱原理与定量观测技术 23
一、激光拉曼光谱技术原理 23
二、拉曼光谱定量研究 23
第三节 高压拉曼原位定量观测技术的地质应用 25
一、高压原位定量分析地质流体的组成和性质 25
二、高压原位定量研究地质流体相关的相平衡 26
三、高压原位观测流体－矿物相互作用 26
四、高压原位观测迁移－反应动力学 26
参考文献 26
第三章 广阔温压条件下CO2在水溶液中的溶解度 28
第一节 CO2溶解度研究现状 28
一、气体溶解度的实验测量方法 28
二、CO2在水溶液中的溶解度实验数据 29
三、CO2溶解度计算模型研究进展 32
第二节 实验方法 34
一、拉曼标定实验 34
二、溶解度测量 36
第三节 结果分析讨论 37
一、拉曼定量关系的建立 37
二、CO2在水溶液中溶解度 43
三、实验数据与前人数据的比较 44
四、实验数据与前人模型的对比 44
第四节 实例应用——松辽盆地咸水层CO2埋存潜力评价 54
一、深部咸水层CO2埋存潜力评价方法 54
二、松辽盆地咸水层CO2埋存潜力评价 54
参考文献 56
第四章 广阔温压条件下CO2在水溶液中的扩散观测 59
第一节 气体在水溶液中的扩散系数研究现状 59
一、扩散系数的实验测量方法 59
二、扩散系数的实验数据现状 60
三、扩散系数计算模型 61
第二节 扩散系数的拉曼谱学观测方法 64
一、实验仪器及步骤 64
二、扩散系数的计算方法 66
第三节 广阔温压条件下CO2在纯水中的扩散 67
一、扩散中CO2浓度在时间与空间上的变化 67
二、扩散系数的计算结果及分析 69
三、扩散系数的影响因素分析 70
第四节 广阔温压条件下CO2在NaCl溶液中的扩散 74
一、扩散中CO2浓度在时间与空间上的变化 74
二、扩散系数的结果分析及讨论 74
三、扩散系数误差分析 77
第五节 CO2－CH4混合气体在水溶液中的扩散 80
一、研究现状 80
二、CO2和CH4混合气体扩散实验及结果讨论 81
第六节 CO2扩散系数的应用 89
一、CO2在多孔介质中的有效扩散系数 89
二、CO2注入后通过盖层的扩散损失 90
参考文献 93
第五章 高压水溶液中CO2的热扩散 97
第一节 CO2热扩散现象研究背景及意义 97
第二节 热扩散系数ST的概念与观测原理 97
第三节 热扩散实验及计算方法 99
一、前人实验方法 99
二、水平毛细管热扩散观测装置和观测流程 100
三、拉曼测定水的温度 101
四、拉曼测定水中CO2浓度 103
第四节 高压水溶液中CO2的热扩散 103
一、热扩散及温度梯度下稳态浓度 103
二、热扩散系数及温度梯度下稳态机制 104
第五节 热扩散对盖层CO2扩散量的影响 106
参考文献 107
第六章 CO2与硅灰石反应实验研究 109
第一节 CO2的矿物封存研究进展 109
第二节 拉曼原位观测CO2与硅灰石的反应 112
一、硅灰石的基本性质 112
二、硅灰石与CO2的反应机理 113
三、实验方案 114
四、拉曼鉴别硅灰石与碳酸盐 114
五、拉曼监测溶液中HCO？离子变化 115
六、拉曼监测封闭体系中CO2压力 117
七、拉曼原位监测硅灰石碳酸盐化反应过程 117
第三节 硅灰石封存CO2的实验认识 119
参考文献 121