一种测定CO2地质封存过程中钻孔引起气体泄漏的方法，其主要步骤是：1)在CO2注入前，对注入井及监测井周边土壤中CO2含量及同位素组成进行背景值取样调查，查明未扰动条件下土壤中CO2含量及CO2来源；2)对注入的CO2的碳同位素进行分析并标记特征，注入深部咸水层；3)在距注入井不同的位置，分时间段对土壤中CO2含量及同位素进行取样分析，测定土壤中CO2含量相对于未扰动条件是否增加，以及与CO2注入之间的联系。本发明专利技术的方法可以对CO2地质封存的注入井和监测井周边的土壤气中CO2含量与同位素组成进行监测，从而评价注入井和监测井对CO2封存安全性的影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种监测气体泄漏的方法，具体地说涉及一种CO2地质封存中钻孔引起气体泄漏的测定方法。
技术介绍
在全球气候变化的背景下，大规模的深部咸水层(X)2地质封存(CCQ被看作是最有潜力的减排措施之一。为了保证其安全性和封存的有效性，对0)2注入深部咸水层后的运移状况的监测则是十分必要和迫切的。目前主要集中在利用地球物理方法对(X)2的扩散晕和利用地球化学方法对水-岩-气反应进行监测。然而(X)2可能通过断裂带和这些注入和监测钻孔泄漏到浅部含水层或地表，从而危害生态环境系统。因此如何有效地监测CO2泄漏，对于(X)2地质封存具有重要影响。安全性监测和评价是(X)2地质封存中的一个最关键性问题。一方面(X)2可能突破盖层向浅部含水层泄漏，也可能通过断层和断裂带向上运移至浅部含水层和地表，另外，也有可能突破注入井井壁、甚至是监测井井壁向周边扩散。由于目前国际上商业运行的CO2地质封存项目数量十分有限，规模更是处于试验阶段。公知技术(可参阅 Lombardi and Voltattorni，2010Appl. Geochem 25:1206-1220 和 Annunziatellis et al.，2008，Int. J. Greenh Gas. Con. 3 :353-372)曾监测天然类似体 (CO2气田等)土壤及含水层中CO2含量及组成与水化学成分，并与周边未发生(X)2泄漏的含水层进行比较，来理解(X)2迁移机制并在很短时间内预测(X)2泄漏对浅部含水层和生态系统的最终影响。但没有对(X)2注入后通过断层断裂和注入井泄漏进行研究与监测，也没有注意到注入井发生泄漏的可能性，同时缺乏评价手段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种(X)2地质封存中钻孔引起气体泄漏的测定方法。为实现上述目的，本专利技术提供的CO2地质封存中钻孔引起气体泄漏的测定方法，其主要步骤是1)在(X)2注入前，对注入井及监测井周边土壤中(X)2含量及同位素组成进行背景值取样调查，查明未扰动条件下土壤中(X)2含量及ω2来源；2)对注入的(X)2的碳同位素进行分析并标记特征，注入深部咸水层；幻在距注入井不同的位置，分时间段对土壤中CO2含量及同位素进行取样分析，测定土壤中(X)2含量相对于未扰动条件是否增加，以及与(X)2注入之间的联系。所述的方法，其中，测定的内容包含(X)2的含量、CO2的δ "C值并测定土壤向大气的排泄通量。所述的方法，其中，测定土壤气的(X)2的含量是用带有内置泵的红外气体分析仪。本专利技术的方法可以对CO2地质封存的注入井和监测井周边的土壤气中CO2含量与同位素组成进行监测，从而评价注入井和监测井对(X)2封存安全性的影响。附图说明图1是CO2地质封存后，有可能会逐渐向地层上方溢出的示意图。图2是本专利技术用于测定土壤中CO2的含量的测定工具示意图。图3是本专利技术测定土壤(X)2向大气排泄通量的测定工具和方法的示意图。具体实施方式本专利技术的技术方案基本原则是根据(X)2地质封存的选址原则及安全性评价内容， 在(X)2注入前应该对监测部位进行背景值调查，注入后对注入井和监测井周边土壤(X)2进行监测，检验是否有注入的CO2的溢出。监测的内容应包含CO2的含量(体积百分数)丄02的 31义值(以区分CO2来源)，和(X)2向大气排泄通量。请参阅图1，通过CO2注入井向深部咸水层注入液体CO2后，如果(X)2溢出，会逐渐通过断层向地层上方溢出，另外通过注入井甚至监测井泄漏到土壤中。如图1中的深部咸/淡含水层、承压含水层、浅部含水层、地下水位中的灰色区域所示。本专利技术的测定方法是在(X)2注入前对注入井及监测井周边土壤中(X)2含量及同位素组成进行背景值取样、调查，查明未扰动条件下土壤中CO2含量及(X)2来源。在注入前，对注入的(X)2的碳同位素进行分析，标记注入的(X)2的特征。在(X)2注入深部咸水层后，距注入井不同位置(如:3m间隔)分时间段(注入过程中1小时两次，注入完成后1天一次、注入完成半年后2周一次)对土壤中(X)2含量及同位素进行取样、分析。 首先查看土壤中(X)2含量相对于未扰动条件是否增加，测定的内容应包含(X)2的含量(体积百分数，精度0.01%)、CO2的δ 1V值(区分来源，精度0.1%。)。具体测定方法是采用图 2所示的空心不锈钢管(内径可以视需要而定，比如8mm)，下部用钉子套住，用锤子打入土壤，一般深度在50-100cm。再稍微将不锈钢管往上一提，则钉子落在土壤中，使土壤气可通过不锈钢的底部进入不锈钢管内。不锈钢管在地面的一端通过硅胶管连接带有内置泵的红外CD2监测仪(如X-am 7000红外(X)2监测仪配高浓度探头0-100% ν)测定土壤气的(X)2 的含量。如果出现含量增高则测定与(X)2注入之间的联系，具体地说就是测定土壤向大气的排泄通量。对于测定CO2的排泄量，采样闭路累积循环系统(如图3所示)。可利用已知体积的树脂玻璃的箱子开口直接扣置到地面的土壤上，箱子两侧通过硅胶管连接(X)2红外检测仪，形成闭路循环系统。测定箱子内(X)2含量随时间的线性变化系数(一般在1分钟内)， 进而可得到土壤(X)2向大气排泄通量(^CO2),可用式1进行计算 CfCO2 =(式 ι) 其中识CO2为土壤CO2向大气排泄通量；(d)是CO2线性增量(ppm/s) V是树脂玻璃箱子的体积(m3) ；A是树脂玻璃箱子的底面积(m2) ；T和Ttl分别是实测温度和标准温度K) ；P和P0分别是实测和标准大气压(kPa) ；k是单位转化系数(169. 71)。权利要求1.一种测定(X)2地质封存过程中钻孔引起气体泄漏的方法，其主要步骤是1)在(X)2注入前，对注入井及监测井周边土壤中(X)2含量及同位素组成进行背景值取样调查，查明未扰动条件下土壤中(X)2含量及(X)2来源；2)对注入的(X)2的碳同位素进行分析并标记特征，注入深部咸水层；3)在距注入井不同的位置，分时间段对土壤中CO2含量及同位素进行取样分析，测定土壤中ω2含量相对于未扰动条件是否增加，以及与(X)2注入之间的联系。2.根据权利要求1所述的方法，其中，测定的内容包含CO2的含量、CO2的值并测定土壤向大气的排泄通量。3.根据权利要求1所述的方法，其中，测定土壤气的(X)2的含量是用带有内置泵的红外气体分析仪。全文摘要一种测定CO2地质封存过程中钻孔引起气体泄漏的方法，其主要步骤是1)在CO2注入前，对注入井及监测井周边土壤中CO2含量及同位素组成进行背景值取样调查，查明未扰动条件下土壤中CO2含量及CO2来源；2)对注入的CO2的碳同位素进行分析并标记特征，注入深部咸水层；3)在距注入井不同的位置，分时间段对土壤中CO2含量及同位素进行取样分析，测定土壤中CO2含量相对于未扰动条件是否增加，以及与CO2注入之间的联系。本专利技术的方法可以对CO2地质封存的注入井和监测井周边的土壤气中CO2含量与同位素组成进行监测，从而评价注入井和监测井对CO2封存安全性的影响。文档编号G01M3/20GK102519679SQ20111044117公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日专利技术者孔彦龙,本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：庞忠和，黄天明，孔彦龙，袁利娟，李捷，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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