鄂尔多斯盆地深部咸水层二氧化碳地质储存热水动力力学（THM）耦合过程数值模拟

摘要：

注入 CO2到深部咸水层(CO2地质储存)被认为是一种直接有效地减少 CO2向大气排放的途径。CO2地质储存涉及到热、水动力和力学耦合过程,该耦合过程是预测 CO2在储层中的迁移转化、评价储层储存能力和分析潜在风险的关键。基于 Terzaghi 固结理论,在热水动力(TH)耦合软件 TOUGH2框架中加入了力学模块,形成了新的热水动力力学(THM)模拟器。结合鄂尔多斯盆地 CO2捕获和储存(CCS)示范工程场地的地质、水文地质条件,采用新的 THM 模拟器数值分析了 CO2注入后地层中的温度、压力、CO2饱和度、位移和有效应力的时空变化特征。结果显示：在井口保持8 MPa 和35℃情况下,能够实现10万 t/a 的 CO2注入量；压力上升的范围远远大于 CO2运移和温度降低的范围,注入20 a 后,其最大距离分别达到接近边界10 km、620 m 和100 m；位移和应力变化主要与压力变化相关,注入引起最大抬升为0.14 m,在注入井附近位置储层中有效应力变化水平方向要大于垂直方向,而在远井位置相反；注入引起井附近有效应力明显减小,从而导致了孔隙度和渗透率的增大,增强了 CO2注入能力。

关键词：CO2 地质储存、热、水动力、力学耦合过程、数值模拟、鄂尔多斯盆地

分类号：P641.69;TK529(水文地质学与工程地质学)

资助基金：中国地质调查局工作项目12120113006300;国土资源部公益性行业科研专项项目20121106306;吉林大学博士交叉学科研究项目2012JC014

在线出版日期：2015-04-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：552-563