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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