咸水层毛管力圈闭机制及对非纯CO2封存效率的影响

摘要：

实际咸水层呈垂向多层分布,物性差异大,毛管力非均质性严重.非纯CO2气体封存过程中,毛管力不仅会圈闭CO2,更会圈闭伴随的杂质气体,影响CO2运移和封存.但是,垂向多层系下毛管力的圈闭机制还不清楚,其对非纯CO2气体封存效率的影响亟待分析.为此结合随机统计地质建模和非纯CO2-盐水两相渗流模型,建立了垂向多层系咸水层非纯CO2封存运移模型;研究了毛管力作用下CO2和杂质气体的运移过程及其羽流发育规律,并对非纯CO2气体垂向运移速率和毛管力圈闭能力进行了量化计算;最后通过敏感性分析,阐明了毛管力大小、非均质程度、杂质体积分数等因素对非纯CO2气体封存效率的影响.研究结果表明,非均质毛管力可有效圈闭非纯CO2气体,增加非纯CO2气体在横向上的波及体积;随着毛管力大小和非均质程度增加,毛管力圈闭量升高,毛管力封存系数增大,但CO2垂向运移速率降幅明显,与杂质气体垂向运移速率的差异幅度增加.毛管力自上而下递减时,底部毛管力圈闭减少,更多的非纯CO2气体将运移到地层上部的各个区域,使得非纯CO2气体毛管力封存系数增加,非纯CO2气体残余封存系数减少,CO2垂向运移速率增大,与杂质气体垂向运移速率的差异幅度减小;随着杂质气体体积分数增加,非纯CO2气体浮力增加,垂向运移速率增大,更多非纯CO2气体运移到地层顶部,非纯CO2气体毛管力封存系数降低,残余封存系数增加.因此为保证封存安全性,应尽可能选择含杂质少的非纯CO2气体注入毛管力大、非均质性强以及垂向毛管力自上而下先递增后递减的咸水层.

关键词：非纯CO2气体、咸水层、毛管力圈闭、封存效率、杂质气体

所属期刊栏目：48

分类号：X141;P342(环境地学)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;湖北省自然科学基金资助项目

在线出版日期：2023-08-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2791-2801