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碳捕集、再利用與封存

二氧化碳儲集層特性量測簡介

發布時間:109年08月28日

二氧化碳儲集層特性量測簡介


為甚麼要了解儲集層特性

  上個月提到了碳封存的儲集層以砂岩為主,但是在進行碳封存規劃時,還是要了解砂岩裡面可以儲存多少的流體,才能夠做出進一步的可行性研究規劃,進而推算出可能儲存二氧化碳的量體。當我們從地底下取出可能做為儲集層的砂岩之後,接下來就是要量測儲集層的各種物理特性:毛細壓力、孔隙率、絕對滲漏率、以及相對滲透率等等。這些資訊可以協助我們了解砂岩最多可以灌多少超臨界態的二氧化碳流體,以及要花多久的時間才可以把預訂的二氧化碳量體灌入儲集層之中。舉例來說,毛細壓力的量測可以協助我們了解砂岩內各種孔隙大小的分布比例、孔隙率可以告訴我們砂岩內孔隙的總體積、絕對與相對滲透率可以告訴我們超臨界態二氧化碳流體通過砂岩的速度。

 量測儲集層滲透率的工具:二相流試驗設備

  二相流是指物體三相裡面的氣相以及液相流體。在這個實驗之中,存在於砂岩裡面的水以及我們灌入岩心試體的超臨界態二氧化碳就代表這兩相。這個實驗的目的是量測超臨界態二氧化碳流經岩心試體的速度,我們使用的方法是把超臨界態二氧化碳從岩心試體的頂部灌入,然後擠出原來既存於岩心試體裡面的水分,再利用量測二氧化碳的流率、溫度、壓力、以及排出水的流率與壓力,推算岩心試體的滲透率。

 

圖1、二相流試驗設備:箱子為試體三軸室,旁邊的直立長方體為幫浦。

 

圖2、二相流試驗設備示意圖:設備由六個主要部分構成,分別為溫控三軸室、溫控氣水分離器、圍壓控制幫浦、二氧化碳注入幫浦、背壓控制系統(水)、背壓控制系統(二氧化碳)。

 

圖3、孔隙率及滲透率與地層深度之關係圖:孔隙率在距離地表深度2,400公尺附近的KCL層一帶有較高的量測值,其原因為該層的成分以砂岩為主。右圖顯示滲透率有隨著深度增加而提升的趨勢。