摘要:CO2在地下深部咸水含水层地质封存的多种封存机理中，束缚气封存的潜力很大，可占封存总量的30%左右。残余气饱和度是评价束缚气封存量的一个十分重要的参数。通过测定不同成分盐水驱CO2的残余CO2饱和度，对不同咸水含水层的束缚气封存潜力进行定性的评价，进一步为深部咸水含水层的CO2封存量的评估提供了参数依据。同时也对深部咸水含水层CO2地质封存的工程选址和目标含水层的选择具有一定的指导和借鉴意义。实验使用饱和CO2的蒸馏水、NaCl溶液、CaCl2溶液以及NaCl和CaCl2的混合溶液(质量比1:1)，溶液质量浓度都为10%，驱替饱和CO2的岩心，最后计算残余CO2饱和度。饱和CO2的溶液驱替CO2的过程可以分为两个阶段:活塞式驱替和携带式驱替。实验结果显示，4种液体驱替实验的残余CO2饱和度由小到大依次为:蒸馏水、混合溶液、NaCl溶液、CaCl2溶液。结果表明:在界面张力和流体粘性共同作用下，界面张力对岩心中CO2驱替效果的影响起主导作用;这3种类型盐水中，Cl-Ca型水束缚气封存潜力最大，其次是Cl-Na型水，Cl-Na·Ca型水最差。

如何减少大气中的CO2以减轻温室气体效应驱已经是人类面临的重大科学问题，实施CO2捕集及地质封存(也称埋存或储存)是目前大多数科学分0引言的研究较少，国内外油气藏、深部咸水层和不可开采煤层等储层都可存过以为二氧化碳地质封存提供有效场所。碳封溶液存领导人论坛(The Carbon Sequestration L Forum)将CO2在地下深部咸水含水层中的封存机(理分为地层构造封存、水动力封存、束缚气封存、溶解封存和矿化封存5-6]。束缚气封存(残余气存)是指停止注气后，CO2气体饱和度开始降低，地层水回流，占据之前由CO2气体所占据的岩石孔隙，由于毛细力的作用，岩石孔隙中会残留部分CO2气体，以残余气的形式封存。这部分体对含水层和不渗透层完整性要求不高，从而增择加了CO2封存的安全性。CO2封存的初始阶段地层构造封存占主导地位，随着时间推移，束缚气封存和溶解封存逐渐占据主导地位。而且，束缚气封存增大了CO2与地层水和岩石的接触时间，对溶解封存和矿化封存有促进作用。本研究就是模拟CO2在地下深部咸水含水层的束缚气封存过程，并最终计算残余CO2饱和度。

国外有关残余气方面的研究开始比较早，研究成果较多。Suekane等通过室内实验研究发现，至少CO2封存量的1/3是由束缚气封存和溶解封存贡献的;进一步的研究表明，束缚气封存和溶解封存的封存量至少占封存总量的38.8%而国内对残余气的研究起步较晚，相关研究较体少。2000年秦玉等通过水驱气实验测定了残余气饱和度;2010年生如岩研究了孔隙度渗透率、初始含气饱和度对水驱砂岩气的残余气泵饱和度的影响;Chang等通过室内实验初始溶液中溶解的CO2越多，其最终的残余CO2饱和度越大。

但是Suekane等所测定的残余气中，不但束缚气，还包括了溶解气，本次实验使用饱和CO2的驱替液，最终计算出来的残余气只包含缚气，不用考虑溶解气。前人的研究多是对残余气饱和度的相关规律进行研究(如生如岩、Cha等)，或者是简单测定残余气饱和度(等)，没有很好地与CO2地质封存的实际相结合。由于深部咸水含水层的水有多种水化学至类型，目前对各种类型咸水含水层束缚气封存量的研究较少，国内外尚未见到测定不同成分盐水CO2实验的残余CO2饱和度的公开文献，相方面还有待进一步研究。本研究首次用不同成水(饱和CO2)进行驱替实验测定残余CO2饱尚未见到测定不同成分盐水。所以实验使用饱和CO2的蒸馏水、NaCl、CaCl2溶液以及二者的混合液(质量比1:1)，adership溶液质量浓度均为10%，驱替饱和CO2的岩心40℃，10MPa条件下)，最后计算残余CO2饱和。进而定性地评价它们的束缚气封存潜力，找出束缚气封存潜力最大的水化学类型，探究残余O2饱和度的大小与水化学类型之间存在的内在系。本次研究结果将为深部咸水含水层的ＣＯ２封存量的评估提供参数依据，同时对深部咸水含水层ＣＯ２地质封存的工程选址和目标含水层的选择具有一定的指导和借鉴意义。

1实验材料

1.1实验用品

实验所用药品有NaCl、CaCl2、干冰、NaOH溶液和HCl溶液。所用器材:已测孔隙度的人工岩心A-9(直径为5cm，长度为8cm，孔隙度为14.37%)、酸式滴定管和碱式滴定管。

1.2实验装置

实验所用装置为地质封存条件下CO2迁移物模拟平台，如图1所示。主要结构分为以下几个系统:气体制冷系统、气体注入驱替系统、液入驱替系统、回环压系统、岩心夹持系统、量系统、抽真空系统及数据采集和微机测控系统等。CO2气体经气体制冷系统冷却后通过注气压注入储气罐，最大注入压力20MPa。液体现，通过注水泵恒流注入储液罐，最大注入流量为9.9ml/min。通过注射泵设置回、环压。储气罐和储液罐通过出气、出液阀门将CO2、液体括注入岩心夹持器。通过真空泵对岩心抽真空。口端的气体、液体通过气液分离器分离，气体通过湿式气体流量计记录瞬时和累计流量，体通过电子天平称重的方式记录其瞬时和累g计流量。瞬时的入口、出口压力通过计算机记秦玉录。储气罐、储液罐、岩心夹持器都放置于恒温况箱内，通过恒温箱控制其内部温度，范围为室温至120℃。