二氧化碳注入砂岩后成岩流体演化过程的确定方法

本公开涉及砂岩流体演化，尤其涉及一种二氧化碳注入砂岩后成岩流体演化过程的确定方法。

背景技术：

1、随着现代社会的高速发展，化石能源需求越来越大，随之而来的是温室气体量排放量大幅度增高。大气中不断增加的co2被普遍认为是温室效应的主要原因，而温室效应又是造成全球气候变化的主要原因。碳捕集利用与封存工程(ccus)是应对全球气候变化、减少大气中co2的重要手段。在co2地质储存的四种存储机制中，随时间的演变，以构造形式、残余co2形式和溶解co2的形式圈存的co2的安全性逐渐降低，而矿物捕获形式圈存的co2的安全性逐渐占据主导地位。co2矿物封存是其中一种最安全、永久且环保的封存方式。将已经排放或来自工业的co2进行大量捕集后，通过co2地质储存的方式将其注入地下存储点。进入岩石空隙空间的co2会与地层岩石中的矿物、流体发生复杂的co2-h2o-岩石相互作用，这一作用涉及极其复杂岩石学和矿物学、动力学和热力学过程，使co2通过构造封存形式将其以游离co2相封存，然后再转变为孔隙中残余co2相捕获，再到地层水溶解捕获，最后为矿物捕获方式储存于地层中。co2注入地层后可通过与地层岩石和流体之间的相互作用生成含铁、钙、铝和镁等离子的碳酸盐“固碳矿物”(主要为片钠铝石、铁白云石等)其中，片钠铝石被认为是一种“示踪矿物”，可以指示地层受到co2的充注并聚集，或逸散。通过片钠铝石等稳定碳酸盐矿物固定co2被认为是有效的途径。

2、现行的ccus工程中，co2注入地层后需要较长的时间才能形成“固碳矿物”，而在这期间储层条件的变化是难以预测的。储层受到人工大规模注入的超临界co2后，必然会引起其成岩环境的强烈改变。储层条件下片钠铝石的溶蚀与沉淀同时受到地层温度、压力、储层介质环境(地层水酸碱度和盐度、矿物类型及含量)的影响。因此，对含片钠铝石砂岩岩石学及成岩流体特征的系统研究，有利于合理的认识co2充注后地层流体性质变化，也有利于co2地质封存可行性的研究。系统的研究co2注入砂岩后的成岩流体演化过程，将对ccus工程的风险评估、安全性检测都有着重要作用。然而，现有技术中未见全面的方式对co2注入砂岩后成岩流体演化过程进行分析。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本公开提供一种二氧化碳注入砂岩后成岩流体演化过程的确定方法，用于至少部分解决现有技术中无法全面地对co2注入砂岩后成岩流体演化过程进行分析的技术问题。

2、基于此，本公开提供一种二氧化碳注入砂岩后成岩流体演化过程的确定方法，包括：获取片钠铝石砂岩的镜下特征，根据镜下特征确定co2注入片钠铝石砂岩后的成岩共生序列；确定片钠铝石砂岩中研究区的流体包裹特征，根据流体包裹特征确定流体的充注时间和充注期次；根据成岩共生序列和流体的充注时间和充注期次，分析co2和油气注入片钠铝石砂岩前后对应的成岩流体性质，得到古流体特征i；获取现今地层水特征，根据现今地层水特征确定片钠铝石砂岩的现今流体特征；根据片钠铝石砂岩的碳氧同位素组成确定片钠铝石砂岩的古流体特征ii；根据现今流体特征、古流体特征i和古流体特征ii确定co2注入片钠铝石砂岩后的成岩流体演化过程。

3、根据本公开的实施例，获取片钠铝石砂岩的镜下特征，根据镜下特征确定co2注入片钠铝石砂岩后的成岩共生序列，具体包括：采用茜素红s染色法或薄片显微观察法或阴极发光分析法或扫描电镜观察的方法获取镜下特征；根据镜下特征确定不同类型的矿物形成的先后顺序，得到成岩共生序列；其中，成岩共生序列包括：沿碎屑颗粒边缘生长的自生矿物形成时间早；晚形成自生矿物充填于早形成自生矿物生长后的剩余孔隙；晚形成自生矿物的生长形态受到早形成自生矿物形态及剩余孔隙的约束；晚形成自生矿物可交代早形成自生矿物；晚形成自生矿物能够沿着早形成自生矿物的边缘继续生长。

4、根据本公开的实施例，采用薄片显微观察或荧光观察法或包裹体显微测温法或激光拉曼光谱法，确定片钠铝石砂岩中研究区的流体包裹特征。

5、根据本公开的实施例，采用包裹体显微测温法确定片钠铝石砂岩中研究区的流体包裹特征，具体包括：将包裹体迅速冷却后逐渐升温，确定包裹体被捕获时的均一温度，其中，均一温度为包裹体内的流体重新恢复均一相对应的温度；根据均一温度计算流体包裹体等效nacl体系的盐度值，作为流体包裹特征，盐度值w的计算公式为：

6、

7、其中，tm为均一温度。

8、根据本公开的实施例，根据流体包裹特征确定流体的充注时间和充注期次，具体包括：根据研究区的剥蚀厚度、古热流值和地温梯度数据模拟研究区的埋藏史和热演化史；将确定的各井段的均一温度投影到各井段对应的埋藏史和热演化史，确定流体的充注时间和充注期次。

9、根据本公开的实施例，获取现今地层水特征，具体包括：采样获取现今地层水样品，测定现今地层水样品的ph值和离子组成；基于ph值和离子组成，根据苏林地层水水型划分方案判断现今地层水特征，将现今地层水特征与普通砂岩或典型地区含片钠铝石砂岩现今地层水特征进行对比，综合分析研究区含片钠铝石砂岩现今地层水的地球化学组成，作为最终的现今地层水特征。

10、根据本公开的实施例，根据苏林地层水水型划分方案判断现今地层水特征，具体包括：通过现今地层水样品中(na+-cl-)/so42-、(cl--na+)/mg2+含量来判断水型；在(na+-cl-)/so42-大于1的情况下，水型为重碳酸钠型；在(cl--na+)/mg2+大于1的情况下，水型为氯化钙型；在(na+-cl-)/so42-小于1的情况下，水型为硫酸钠型；在(cl--na+)/mg2+小于1的情况下，水型为氯化镁型。

11、根据本公开的实施例，根据片钠铝石砂岩的碳氧同位素组成确定片钠铝石砂岩的古流体特征ii，具体包括：根据方解石-co2分馏方程计算出片钠铝石形成时与之平衡的co2的δ13cco2值，并与不同成因co2的δ13cco2值进行对比，判断碳来源；根据片钠铝石-h2o分馏方程计算片钠铝石矿物形成时水介质的δ18o值，并与不同成因水的δ18o值进行对比，判断氧来源；根据片钠铝石砂岩的碳氧同位素组成计算古流体温度；根据碳来源、氧来源和古流体温度确定古流体特征ii。

12、根据本公开的实施例，根据片钠铝石砂岩的碳氧同位素组成计算古流体温度，具体包括：确定片钠铝石的δ18o片钠铝石值分布范围和值分布范围；获取片钠铝石-co2的分馏系数和co2与h2o平衡时的分馏系数根据δ18o片钠铝石值分布范围、值分布范围、片钠铝石-co2的分馏系数和co2与h2o平衡时的分馏系数计算片钠铝石-co2的值和co2与h2o平衡时的值；根据片钠铝石-co2的值与co2与h2o平衡时的值之间的差值，计算古流体温度。

13、根据本公开的实施例，根据

14、

15、计算片钠铝石-co2的值和co2与h2o平衡时的值。

16、根据本公开实施例提供的二氧化碳注入砂岩后成岩流体演化过程的确定方法，至少包括以下有益效果：

17、由于流体包裹体是古地质流体活动的唯一原始样品，以片钠铝石砂岩中研究区的流体包裹特征为基础，通过分析充注时间和充注期次，结合镜下特征确定的成岩共生序列分析，能够真实地反映成岩成矿时的流体化学性质，进而能够准确全面地断co2充注期间流体演化特征，进一步地，根据片钠铝石砂岩的碳氧同位素组成确定片钠铝石砂岩的古流体特征，能够充分展示出co2注入期间流体演化特征，并结合现今流体特征，综合确定co2注入砂岩后成岩流体演化过程。整体来说，该方法多角度共同结合确定co2注入砂岩后成岩流体演化过程，确定方式更加全面有效。