地质封存CO_2-水-岩作用对页岩有机碳的萃取效应研究
CO2-水-岩相互作用实验研究对于CO2地质封存以及页岩气开发都具有重要意义。近年来多数研究主要侧重于岩石中矿物成分的反应过程,对于岩石中有机质成分的研究比较有限。本文选取盖层页岩,重点研究CO2对于页岩中有机碳的萃取效应作用。实验使用高压反应釜在95℃和15 MPa条件下进行CO2-水-页岩反应,同时考查不同的水-岩接触方式对反应的影响,实验中分别测试了反应后水体中的溶解性有机碳(DOC)和反应前后岩石表面形态变化(SEM表征)。DOC的测试结果表明,相对于空白对照组高压N2作用,超临界CO2体系对于岩石有机碳具有明显的萃取效果,其中在不含水和仅含少量水的体系中,CO2体系对DOC的萃取量能达到N2体系的3倍以上,显示超临界CO2极强的萃取能力。对比不同含水量的实验体系,发现含有少量水的情况下,CO2对于有机碳的萃取量达到最大,比不含水的体系高出了87%,而这种能力的提高是由于少量极性分子H2O的加入,能够增强超临界CO2流体的溶剂化性能导致的。SEM结果也说明了不同的水-岩气接触方式对岩石表面形貌具有不同的改造效果。本文实验结果有助于更好认识CO2地质封存水-岩作用及其潜在环境风险。
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