利用CO2封存提高含水層熱量采收率
作為減緩氣候變化的措施之一，有人提出了一種以CO2替代水作為傳熱流體的新型EGs(增強型地熱系統)，并可收到地質封存的CO2效用。為此研究了CO2的熱物理性質并進行了數值模擬，以探討這種工程地熱儲中的流體動力學和熱傳遞問題。
研究表明，在裂隙介質中，CO2可較水從巖石中提取更多的熱量。同時，CO2具有良好的水力學特性，由于其具有更大的壓縮系數和膨脹率，使得浮力增加，從而降低流體循環系統的能耗。CCO2—EGS在熱和水力學方面具有優點，但在水巖相互作用方面存在不確定性，仍需進一步研究。目前還沒有關于EGS中CO2質量流量因各種機制損失進入儲層中比例的報道，損失比例應與具體EGS儲層的滲透率、孔隙率、水化學和礦物組成有關.根據新墨西哥FentonHin的長期(近1年)水循環試驗，水的損失為注入量的7--12%，由此粗略估算CO2—EGS中流體損失為注入量的5%，CO2損失可估計為1內1000MW，而一個1000MW大型燃煤電廠的CO2排放量為30，000t/d，也即一個1000MWe的CO2一EGS可實現地質封存一個3000MWe燃煤電廠排放的CO2。
雖然這些估算很粗糙，但說明C02一EGS具有實現大量封存CO2的潛力。
砂巖地熱儲層的回灌是地熱田管理中的一大難題。中國豐富的中低溫地熱資源主要賦存于大的沉積盆地之中，如華北盆地、蘇北盆地、關中盆地和松遼盆地，但地熱水不僅賦存于滲透性高、容易回灌碳酸巖儲層中，也賦存于難于回灌的砂巖儲層中，其中回灌率多低于20%，成為地熱資源可持續利用的主要技術障礙。
傳統的酸化方法中利用HF和HCI來去除高溫地熱系統中的碳酸鹽和硅酸鹽結垢，但由于尺度和成本問題，不適于提高砂巖儲層回灌率，需要探索新的方法。砂巖熱儲中CO2—水——巖相互作用為提高砂巖地熱儲層的回灌率提供了可能的途徑。
CO2巖芯驅替試驗揭示出砂巖儲層巖石滲透率和孔隙率的不同變化情況.滲透率的減小可由自生粘土的遷移阻塞孔喉，或當初始粘土礦物很少時，由孔隙空間中高嶺石的結晶引起側，后一情形常見于含有鉀長石或其它可溶鋁硅酸鹽顆粒的地層中。滲透率的增大可由碳酸鹽礦物的溶解造成，但當其為粘土礦物遷移阻塞孔喉所致的滲透率減小所抵消時，則滲透性不會發生明顯的改變。
CO2注入會導致礦物的溶解、遷移和沉淀。礦物的溶解會導致巖石孔隙率和滲透率增大，而礦物的沉淀會導致二者減小。因此，巖石孔隙率和滲透率的變化主要受巖石礦物分布和咸水化學組成的控制，并因儲層不同而變化。
數值模擬解釋了砂巖儲層中CO2—水—巖相互作用對于滲透率和孔隙率的長期效應.己有研究揭示了CO2脫氣所致礦物的溶解和沉淀。對低溫系統模擬表明地熱系統中的碳酸鹽對CO2
的變化非常敏感。應用反應性遷移模型對某長石砂巖儲層(深度2km，75oC)注入帶CO2所致礦物蝕變的研究表明儲層孔隙率變化和CO2捕獲。注入CO2引起的礦物蝕變導致孔隙率改變。在酸化帶，礦物溶解起主要作用，孔隙率顯著增加;在CO2捕獲帶，CO2以次生礦物形式捕獲與巖石骨架，孔隙率減小。溶解C02的遷移和礦物蝕變通常使孔隙率減小，在外圍產生低滲帶，影響儲層的增長和壽命。而大量CO2可通過碳酸鹽礦物的形式封存(如下圖8)所示。
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對日本砂巖咸水層CO2現場注入試驗的數值模擬表明，通常認為的系長期過程CO2—水—巖相互作用在初始階段就可以對儲層產生影響。根據sato等的模擬工作，只考慮鈣長石溶解作用，儲層巖石孔隙率60年后將增大2%.美國Firo沙巖咸水層的CO2現場注入試驗表明，CO2注入后碳酸鹽礦物和鐵氫氧化物發生快速溶解，并導致蓋層中產生CO2和咸水的泄漏通道。
綜上，我們引入CO2—EATER(CO2一EnhanCed Aqulfer Themal Energy Recovery)的概念，認為通過CO2—水—巖相互作用提高砂巖熱儲層回灌率具有深入研究的必要和潛力。
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