地質(zhì)封存中CO2混合體系密度變化規(guī)律研究.pdf

1、CO2等溫室氣體排放量的增加，加速了全球變暖的進(jìn)程。為了減輕溫室效應(yīng)，必須降低CO2的排放速率，減小大氣中CO2的濃度。CO2捕獲和封存（CCS）技術(shù)將CO2從排放源捕集并運(yùn)輸?shù)椒獯娴攸c(diǎn)進(jìn)行地下儲(chǔ)存，是減少CO2排放的重要方式。其中CO2強(qiáng)化采油技術(shù)（CO2-EOR）在大型CO2儲(chǔ)存項(xiàng)目中的應(yīng)用日益廣泛，具有提高石油采收率的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
　　為了實(shí)現(xiàn)CO2的高效穩(wěn)定封存，需要掌握CO2和原油混合物的密度、相行為等特性，為封存過(guò)程的設(shè)

2、計(jì)和優(yōu)化提供基礎(chǔ)。十一烷(undecane)作為一種中長(zhǎng)鏈烷烴，是原油的典型組分，可作為模擬原油，因此CO2+undecane混合物的性質(zhì)具有很大的研究?jī)r(jià)值。由于捕獲到的CO2含有N2、O2、Ar、SOx等雜質(zhì)氣體，這些雜質(zhì)氣體對(duì)于CO2運(yùn)輸和封存會(huì)產(chǎn)生不利的影響，掌握含有雜質(zhì)的CO2熱力學(xué)性質(zhì)對(duì)于減弱雜質(zhì)氣體帶來(lái)的不利影響有著重要的意義。
　　本研究使用磁懸浮天平測(cè)量了313.15-353.15 K，8-19 MPa下，CO2摩

3、爾濃度為0.8874的CO2+undecane混合體系的密度。分析發(fā)現(xiàn)CO2+undecane混合溶液的密度隨著壓力的升高而變大，隨著溫度的升高而降低，并且出現(xiàn)了高CO2濃度密度變化趨勢(shì)線和低CO2濃度密度變化趨勢(shì)線相交的情況。隨著CO2摩爾濃度的增大，混合溶液的密度先增大后減小，極大值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CO2濃度為最佳注入濃度，利用CO2+undecane的超額摩爾體積分析也可以得到一致的結(jié)論。基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)PHSC模型的溫度縮放因子進(jìn)行了優(yōu)

4、化，改進(jìn)后的PHSC模型預(yù)測(cè)精度得到了顯著提高；進(jìn)一步對(duì)不同的CO2+烷烴體系進(jìn)行了模型分析，優(yōu)化后對(duì)不同烷烴體系采用統(tǒng)一的二元相互作用系數(shù)，計(jì)算過(guò)程得到簡(jiǎn)化，模型預(yù)測(cè)精度也能滿足工程計(jì)算需求。
　　本文同時(shí)測(cè)量了CO2+N2+O2三元混合氣體在293.15-353.15K，5-18MPa下的密度。分析發(fā)現(xiàn)，N2、O2等不凝結(jié)雜質(zhì)氣體的存在會(huì)降低CO2氣體的臨界壓力，相較于低溫條件，實(shí)驗(yàn)壓力范圍內(nèi)高溫下的CO2密度隨著壓力的升高沒(méi)