二氧化碳存储调查一个可视玻璃微模型
一个视觉微模型被用来研究潜在的地下封存的二氧化碳甲烷水合物储层。相储层多孔介质中流体的行为都已经被广泛地研究过了早些时候使用微模型(Sohrabi et al ., 2000),而其潜在的应用在天然气水合物的研究已经证明了Tohidi et al。
(2001)。孔隙尺度研究旨在提供深入了解天然气水合物增长从溶解气体(CO2-water)和天然气水合物分布/谷物的四氢呋喃-固井特点,二氧化碳和甲烷水系统。后来安德森et al。(2001)产生的视觉信息在多孔介质相分布,并为CH4-water和hydrate-grain胶结CH4-CO2——系统。我们现在使用中压微模型实验的结果为研究CO2注入的影响已经存在甲烷水合物在多孔介质。
2.2.1试验研究
两个微模型平台目前正在操作:中等压力设置(1204 psia)和高压设置(5947 psia)。中央玻璃微模型包含一个基座顶部有一个密封的玻璃蚀刻玻璃盖板(图6)。一个几何设计的毛孔,网络管或复制品实际薄片的沉积物可以用于构造微模型与氢氟酸腐蚀。盖板已经一个入口和一个出口,允许将液体注入通过封闭孔隙网络使用船舶、精密Quizix小额活塞泵(图7)。
在安装玻璃微模型安装在容器周围施加过重的压力,冷却夹克由温控浴控制。温度是衡量一个探测器安装在表土细胞,和传感器测量模型进口和出口的压力线。可以保持稳定的温度在+ 0.05摄氏度。温度和压力是通过PRT监测和Quartzdyne压力传感器(精度为0 - 20000 + 1.16 psia psia),分别。
放大摄像机安装在模型,提供的冷光源照明。因为微模型孔隙结构厚度只有一个孔深可以清楚地观察到相变和流体流动行为。数字视频记录在实验,本文提供的照片是记录从视频或相机剪报。
现有设备一直被应用在各种各样的水合物的研究系统与不同场景,从海底水合物沉积物流动保证。该技术提供了新颖的视觉信息在包合物增长的机制,微尺度离解和相位分布,对压力、温度、润湿性、流体成分(抑制剂,液态碳氢化合物、自由和溶解气)。
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- 图6基地苍白盖板发生。玻璃微模型:孔隙结构和操作方案。
活塞容器(出口)
压力传感器
0.00
低温恒温器
“风投
放大■相机
冷却剂微模型wm
■温度(探测绝缘夹克
活塞容器(进口)
活塞容器(进口)
图7。玻璃微模型:试验装置。
在所有实验的液体(水)阶段与甲基蓝染色。水合物与天然气排除这种染料,从而增加之间的对比阶段,虽然不知道有什么可衡量的影响包合物的稳定性。
2.2.2结果与讨论
玻璃微模型用于的视觉观察二氧化碳捕获机制。简单的测试进行了甲烷水合物-水系统,从而主要模拟储层条件,自由水存在于自然产生的过剩hydrate-rich沉积物。
形成小的甲烷水合物晶体发生从免费CH4气体,然后紧接着注入二氧化碳甲烷hydrate-water系统。图8到D代表微模型的相分布图像之前和之后的二氧化碳注入。这个实验是在温度和压力条件下进行的,只有简单的甲烷水合物稳定,但不简单二氧化碳水合物,在液态二氧化碳。温度是在整个实验过程中保持不变。
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- 图8。微模型图片:二氧化碳注入和随之而来的已经存在的甲烷水合物形态的变化。
二氧化碳的地下存储的另一个重要方面是有利的温度和压力不是唯一的充分条件在海底天然气水合物沉积物的形成。的二氧化碳注入地下,无论是海底永冻层/存储或封存加上额外的能量回收(如二氧化碳注入甲烷水合物储层),hydrate-forming气体浓度(二氧化碳)应该超过其水溶性天然气水合物的平衡。这个指定的最大浓度的二氧化碳溶解度存在天然气水合物在给定的系统压力和温度。如果水中的二氧化碳浓度高于溶解度极限,过多的二氧化碳将从解决方案生产天然气水合物沉淀,从而形成新的天然气水合物在天然气水合物表面细胞。
甲烷水合物形成从溶解气体水合物稳定带的区域在10.8摄氏度。图8显示了微小的甲烷水合物晶体的形态变化在未来45小时包围的区域。在这段时间里,周围的二氧化碳甲烷水合物晶体似乎已经取代了甲烷水合物晶格,然而其释放系统阻碍了可用溶解/多余的二氧化碳和现有的多余的水。一旦甲烷释放它立即与溶解二氧化碳混合结构。由于热力学条件有利包合物水合物形成混合CH4-CO2天然气水合物形式。在这一过程中失效的时间很小,大约8到9小时,当我们仔细分析形态学改变包围的部分图8 c在图8 b。混合水合物的形成发生在甲烷水合物的地点之前已经存在的二氧化碳注入。二氧化碳水合物形成的气体溶解在水相。二氧化碳的溶解度发挥了重要作用从水中二氧化碳水合物的形成阶段,这导致了二氧化碳的浓度梯度和随后的扩散hydrate-water接口。的重新形成混合气水合物几乎完成后89小时(图D)。然而在实际油藏条件下释放热量从二氧化碳和混合CH4-CO2水合物的形成可能导致局部温度升高,甲烷水合物的分解。这可能的现象并不是调查在这个阶段的工作。然而,玻璃微模型被证明是一项宝贵的工具用于生成微尺度数据来更好的理解天然气水合物的形成和分离机制。
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