封存條件下CO2-純水-鹽水溶液密度研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、化石燃料的大量使用，全球CO2等溫室氣體的排放量急劇增加，從而導(dǎo)致了溫室效應(yīng)的加劇。為了能有效地減少大氣中的CO2含量、緩解全球氣候變暖，碳捕集和封存技術(shù)(CCS)被認(rèn)為是最有效的方法之一。在眾多的CO2封存技術(shù)中，地下咸水層封存由于埋藏潛力大和埋藏時(shí)間長(zhǎng)被認(rèn)為是最具前景的封存方法之一。
　　為了評(píng)估CO2地下咸水層封存的安全性，必須了解CO2溶于地下鹽水溶液后的運(yùn)移情況，而CO2地下鹽水溶液的密度變化情況

2、是描述運(yùn)移規(guī)律所需的重要基礎(chǔ)物性。本文基于磁懸浮天平密度測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)高溫高壓條件下CO2純水溶液密度進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)量，并對(duì)CO2天津大港實(shí)際封存現(xiàn)場(chǎng)的地下鹽水溶液密度進(jìn)行了測(cè)量和研究。根據(jù)熱力學(xué)理論，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了CO2-純水/鹽水溶液密度模型。
　　在1～140℃，10～18MPa的范圍內(nèi)，對(duì)CO2純水溶液密度隨壓力、溫度、CO2濃度的變化研究表明:CO2純水溶液密度與壓力呈線(xiàn)性增大的關(guān)系，與溫度呈拋物線(xiàn)減小的關(guān)系，與CO

3、2濃度呈近似線(xiàn)性增大的關(guān)系。通過(guò)對(duì)溶液密度與CO2濃度之間的關(guān)系得到了該溶液系統(tǒng)的等密度溫度，溫度值為255.4℃。當(dāng)溫度等于這個(gè)等密度溫度時(shí)，溶液密度不隨CO2濃度的變化而變化;當(dāng)高于這個(gè)溫度時(shí)，溶液密度隨CO2濃度的增大而減小。從而得出:對(duì)于實(shí)際的CO2地質(zhì)封存時(shí)，一定要確保封存地的溫度不高于自身固有的等密度溫度。因此為了提高CO2鹽水層封存的安全性，高地溫梯度的鹽水層不適宜于用來(lái)進(jìn)行CO2封存。
　　在40～90℃，10M8

4、MPa的范圍內(nèi)，對(duì)CO2-大港鹽水溶液密度進(jìn)行研究表明:CO2-大港鹽水溶液密度與壓力呈線(xiàn)性增大的關(guān)系，與溫度呈拋物線(xiàn)減小的關(guān)系，與CO2濃度呈近似線(xiàn)性增大的關(guān)系。這與CO2純水溶液系統(tǒng)的結(jié)果一致，不同的是CO2-大港鹽水溶液系統(tǒng)的等密度溫度值為161.5℃，低于CO2純水溶液系統(tǒng)。
　　根據(jù)熱力學(xué)基礎(chǔ)理論推導(dǎo)出CO2-純水/鹽水的半經(jīng)驗(yàn)密度模型，并且提出CO2表觀摩爾體積不僅與溫度有關(guān)，還與CO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溶液的礦化度有關(guān)。從