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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃伊伶
研究生(外文):Yi-LingHuang
論文名稱:超臨界二氧化碳對魚藤坪砂岩礦化封存機制的影響
論文名稱(外文):The Effect on Mineral Trapping of Yutenping Sandstone by Supercritical Carbon Dioxide
指導教授:李德河李德河引用關係
指導教授(外文):Der-Her Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:152
中文關鍵詞:二氧化碳地質封存礦化封存機制
外文關鍵詞:geological storagemineral trapping mechanism
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近年來溫室效應日益嚴重,連帶使二氧化碳排放量問題受到矚目,而碳補捉封存技術被視為有效減少碳排放量且最直接的方式。二氧化碳封存技術分為生物封存、海洋封存、礦化封存及地質封存,其中地質封存技術與石油開採相關,所以有相當好的發展潛能。
在進行地質封存時,被注入的二氧化碳若能和岩石中的離子反應生成化合物,將會較穩定地存在於地層中,稱為礦化封存機制。
由於將砂岩試體浸泡在含Ca2+離子溶液進行養護後,試體單壓強度會有提高的趨勢,因此本研究進一步規劃不同的養護條件,將養護前後的試體進行微觀分析、巴西試驗及三軸壓縮試驗,探討二氧化碳養護方式對砂岩試體膠結情形及在圍壓作用下試體的強度變化。
根據研究結果,砂岩試體浸泡在含Ca2+離子溶液,再以二氧化碳養護後,其顆粒間礦物明顯增多,且其強度也明顯增加。由此可證,將砂岩試體浸泡此Ca2+離子溶液後,具有固定二氧化碳使其礦化速度增加,並可提升砂岩的強度。

In recent years, greenhouse effect has become increasingly serious, and the problems of carbon dioxide emissions are also got attention. Carbon capture and storage technology is regarded as one of the most effective and direct methods for reducing carbon emissions. CO2 storage technology is divided into biological storage, ocean storage, mineralization storage and geological storage. Due to the mature related technologies in the oil industry, geological storage has a very good development potential.
When conducting geological storage, if carbon dioxide which is injected can form compounds with the ions in rocks, the carbon dioxide will present in the formation stably, known as the mineralized storage mechanism.
Because the specimens immersed in the Ca2 + ion solution for conservation have larger axial compression strength. Therefore, in this study we plan different conditions for conservating specimens. After the conservation, we use the specimens to do Micro-tests, Brazilian tension tests, and triaxial compression tests for the strength change under confining pressures.
According to the results, after immersed in the Ca2 + ion solution and conserved by CO2 , the mineral particles in pores of the specimens increase significantly. And its strength also increases significantly. From this, we can prove that it will accelerate the speed of mineral trapping mechanism, also increase the strength of sandstones.

摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 V
表目錄 X
圖目錄 XIII
照片目錄 XVIII
第一章、緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究動機與目的 2
1-3 研究流程 2
第二章、文獻回顧 4
2-1二氧化碳的封存方式 4
2-2超臨界二氧化碳 8
2-3破壞準則介紹 10
2-3-1 Mohr-Coulomb破壞準則 10
2-3-2 Hoek and Brown破壞準則 11
2-4加速二氧化碳地質封存礦化機制之研究 11
2-5水力破裂法簡介 12
第三章、研究場址及材料介紹 15
3-1研究場址介紹 15
3-1-1鐵砧山氣田簡介 15
3-1-2 鐵砧山氣田地質構造 16
3-2研究材料介紹─魚藤坪砂岩 19
3-3取樣地點 20
第四章、試驗儀器與方法介紹 23
4-1 試體製作設備與方法 23
4-1-1三軸壓縮試驗試體製作 23
4-1-2水力破裂試驗試體製作 24
4-1-3微觀試驗試體製作 25
4-2密閉式玻璃缸、真空馬達 26
4-3 浸泡溶液 27
4-4 養護設備 28
4-4-1二氧化碳恆溫恆溼養護設備 28
4-4-2超臨界二氧化碳養護設備 29
4-4-3 養護設備比較 30
4-5 超音波試驗 31
4-6 岩石單軸壓縮試驗 33
4-7 巴西張力試驗 34
4-8 三軸壓縮試驗 35
4-9 掃瞄式電子顯微鏡(SEM) 37
4-10 X射線繞射分析(XRD) 40
4-11 X射線螢光分析(XRF) 41
4-12 水力破裂實驗 42
第五章、試驗結果與分析 46
5-1 魚藤坪砂岩物性試驗結果 46
5-1-1顆粒比重 46
5-1-2粒徑分佈曲線 47
5-1-3 試體單位重、超音波試驗 51
5-2巴西張力試驗結果 60
5-3魚藤坪砂岩烘乾三軸壓縮試驗結果與比較 62
5-3-1岩石三軸壓縮試驗結果 63
5-3-1-1原狀試體三軸試驗結果 63
5-3-1-2 RO水CO2恆溫恆溼養護試體三軸試驗結果 68
5-3-1-3 地層水CO2恆溫恆溼養護試體三軸試驗結果 73
5-3-1-4 D液CO2恆溫恆溼養護試體三軸試驗結果 78
5-3-1-5 SCO2地層水28天試體三軸試驗結果 83
5-3-1-6 D液SCO2養護28天試體三軸試驗結果 88
5-3-2岩石三軸壓縮試驗結果比較 93
5-3-2-1各養護環境尖峰軸差應力和殘餘軸差應力 93
5-3-2-2圍壓和彈性模數E的關係 101
5-3-2-3莫耳庫倫破壞準則結果 102
5-3-2-4 Hoek and Brown破壞準則結果 103
5-4 微觀試驗結果 104
5-4-1 X射線繞射分析(XRD) 104
5-4-2 X射線螢光分析(XRF) 107
5-4-3 掃描式電子顯微鏡(SEM) 111
5-5鹽酸滴定檢測碳酸鈣 117
5-6 飽和三軸壓縮試驗結果 118
5-6-1岩石飽和三軸壓縮試驗結果 119
5-6-1-1 地層水SCO2養護試體飽和三軸試驗結果 119
5-6-1-2 D液SCO2養護試體飽和三軸試驗結果 124
5-6-2岩石飽和三軸試驗結果比較 130
5-6-2-1尖峰強度和殘餘強度 130
5-6-2-2圍壓和彈性模數E的關係 132
5-6-2-3莫耳庫倫破壞準則結果 133
5-6-2-4 Hoek and Brown破壞準則結果 133
5-7 水力破裂試驗結果 134
第六章、結論與建議 144
6-1 結論 144
6-2 建議 148
參考文獻 149

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