超临界CO₂注入煤岩地球化学效应研究评述

杜艺^1,2，桑树勋^1,2，王文峰^1,2

1. 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室2. 中国矿业大学资源与地球科学学院

摘 要：综合国内外超临界CO₂（称scCO₂）注入煤层的试验研究及理论分析,发现scCO₂注入煤储层后必对其物质组成、物理结构产生影响,进而重塑其孔裂隙系统,主要原因是scCO₂-H₂O分别与煤中矿物和煤基质发生地球化学反应。在scCO₂-H₂O-煤岩反应体系中,煤中的矿物会发生溶解—沉淀,其中最敏感的是碳酸盐矿物,其次是长石和黏土矿物,而硫化物矿物（黄铁矿）与石英则相对稳定;scCO₂对煤基质中的小分子有一定萃取作用,进而改变煤大分子结构。影响scCO₂-H₂O-煤岩反应的主要因素有煤中矿物成分、煤岩组分与煤阶、煤储层压力与地温条件以及地层水的矿化度等。由于试验模拟与数值模拟的局限性,对于scCO₂-H₂O-煤岩地球化学响应机制有待深入探索,同时对煤岩孔裂隙网络变化的实时观测与定位研究更为重要。

关键词：超临界CO2;煤储层;地球化学;孔裂隙;