利用CO2封存提高含水层热量采收率
作为减缓气候变化的措施之一，有人提出了一种以CO2替代水作为传热流体的新型EGs(增强型地热系统)，并可收到地质封存的CO2效用。为此研究了CO2的热物理性质并进行了数值模拟，以探讨这种工程地热储中的流体动力学和热传递问题。
研究表明，在裂隙介质中，CO2可较水从岩石中提取更多的热量。同时，CO2具有良好的水力学特性，由于其具有更大的压缩系数和膨胀率，使得浮力增加，从而降低流体循环系统的能耗。CCO2—EGS在热和水力学方面具有优点，但在水岩相互作用方面存在不确定性，仍需进一步研究。目前还没有关于EGS中CO2质量流量因各种机制损失进入储层中比例的报道，损失比例应与具体EGS储层的渗透率、孔隙率、水化学和矿物组成有关.根据新墨西哥FentonHin的长期(近1年)水循环试验，水的损失为注入量的7--12%，由此粗略估算CO2—EGS中流体损失为注入量的5%，CO2损失可估计为1内1000MW，而一个1000MW大型燃煤电厂的CO2排放量为30，000t/d，也即一个1000MWe的CO2一EGS可实现地质封存一个3000MWe燃煤电厂排放的CO2。
虽然这些估算很粗糙，但说明C02一EGS具有实现大量封存CO2的潜力。
砂岩地热储层的回灌是地热田管理中的一大难题。中国丰富的中低温地热资源主要赋存于大的沉积盆地之中，如华北盆地、苏北盆地、关中盆地和松辽盆地，但地热水不仅赋存于渗透性高、容易回灌碳酸岩储层中，也赋存于难于回灌的砂岩储层中，其中回灌率多低于20%，成为地热资源可持续利用的主要技术障碍。
传统的酸化方法中利用HF和HCI来去除高温地热系统中的碳酸盐和硅酸盐结垢，但由于尺度和成本问题，不适于提高砂岩储层回灌率，需要探索新的方法。砂岩热储中CO2—水——岩相互作用为提高砂岩地热储层的回灌率提供了可能的途径。
CO2岩芯驱替试验揭示出砂岩储层岩石渗透率和孔隙率的不同变化情况.渗透率的减小可由自生粘土的迁移阻塞孔喉，或当初始粘土矿物很少时，由孔隙空间中高岭石的结晶引起侧，后一情形常见于含有钾长石或其它可溶铝硅酸盐颗粒的地层中。渗透率的增大可由碳酸盐矿物的溶解造成，但当其为粘土矿物迁移阻塞孔喉所致的渗透率减小所抵消时，则渗透性不会发生明显的改变。
CO2注入会导致矿物的溶解、迁移和沉淀。矿物的溶解会导致岩石孔隙率和渗透率增大，而矿物的沉淀会导致二者减小。因此，岩石孔隙率和渗透率的变化主要受岩石矿物分布和咸水化学组成的控制，并因储层不同而变化。
数值模拟解释了砂岩储层中CO2—水—岩相互作用对于渗透率和孔隙率的长期效应.己有研究揭示了CO2脱气所致矿物的溶解和沉淀。对低温系统模拟表明地热系统中的碳酸盐对CO2
的变化非常敏感。应用反应性迁移模型对某长石砂岩储层(深度2km，75oC)注入带CO2所致矿物蚀变的研究表明储层孔隙率变化和CO2捕获。注入CO2引起的矿物蚀变导致孔隙率改变。在酸化带，矿物溶解起主要作用，孔隙率显著增加;在CO2捕获带，CO2以次生矿物形式捕获与岩石骨架，孔隙率减小。溶解C02的迁移和矿物蚀变通常使孔隙率减小，在外围产生低渗带，影响储层的增长和寿命。而大量CO2可通过碳酸盐矿物的形式封存(如下图8)所示。
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对日本砂岩咸水层CO2现场注入试验的数值模拟表明，通常认为的系长期过程CO2—水—岩相互作用在初始阶段就可以对储层产生影响。根据sato等的模拟工作，只考虑钙长石溶解作用，储层岩石孔隙率60年后将增大2%.美国Firo沙岩咸水层的CO2现场注入试验表明，CO2注入后碳酸盐矿物和铁氢氧化物发生快速溶解，并导致盖层中产生CO2和咸水的泄漏通道。
综上，我们引入CO2—EATER(CO2一EnhanCed Aqulfer Themal Energy Recovery)的概念，认为通过CO2—水—岩相互作用提高砂岩热储层回灌率具有深入研究的必要和潜力。
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