多孔介质内CO2/盐水岩心驱替数值模拟研究

摘要

温室效应导致全球气候变暖持续加剧。二氧化碳（CO2）作为温室气体的主要成分，减少CO2排放已然成为缓解气候变暖的必要手段。咸水层CO2地质封存（CO2Sequestration in Saline Aquifers）技术，被公认为是CO2减排的重要手段之一。地下咸水层具有复杂的水文地质结构，因此咸水层CO2地质封存的研究面临诸多挑战。为提高CO2最终命运的预测精度、评估咸水层封存容量和安全性，在岩心尺度下进行数值模拟研究能够为此提供依据，同时也为多孔介质内CO2/盐水多相运移规律和CO2局部封存机制提供本质上的理解。 本文基于多种砂岩岩心的实测数据，构建了五种满足同一个一维孔隙度轮廓的异质性岩心模型，对岩心异质性影响进行数值分析。结果表明：1）三维异质性的一维简化难以准确地预测局部CO2饱和度（SCO2），其预测结果与实际SCO2大小和变化趋势存在很大偏差。而且，本文证明了在三维异质性岩心的二维截面无法准确地反映整体孔隙度的异质性设置与预测的SCO2分布的相关性；2）在致密层中，岩心局部物性参数的设置对该结构前的SCO2分布有重要影响。局部孔隙度的不确定性与岩心整体的渗透率大小有关，影响了岩心内流体压力和SCO2的模拟结果。局部毛细管入口压力（Pentry）的误差不仅会导致对SCO2低估，而且会改变该结构附近的局部SCO2的变化规律；3）局部SCO2的大小和变化趋势对孔隙度的三维空间分布具备数值敏感性，显著增加了模型预测结果与实验观测结果不匹配的可能性。 此外，研究表明相对渗透率（kr）是影响CO2地质封存的重要参数。本文数值模拟了相对渗透率曲线在参数设置、曲线选取和异质性分布上的不同设定对CO2局部封存的影响。结果表明：1）残余气饱和度（Sgr）和残余液饱和度（Slr）作为kr函数的两个重要参数，其误差导致的SCO2分布预测偏差的程度几乎相同；2）采用不同的kr函数对CO2局部封存的数值分析有显著影响。采用Corey曲线时，预测的局部SCO2最为明显，相比之下，使用van-Genuchten曲线则相反。由于kr函数的选取对模型预测的影响较大，确定合适的kr函数比消除Slr和Sgr中的误差能够更有效地提高SCO2的预测精度；3）由于砂岩岩心内部相对致密和松散的区域交替分布，kr曲线存在多样性。在这种情况下，kr曲线的异质性对预测的SCO2分布的影响，将随着两区域之间Pentry差值的增加而减小。当该差值足够大时，kr曲线的异质性影响可以忽略不计。4）尽管kr曲线的误差和不确定性影响SCO2预测结果，但无法改变CO2在毛细作用下被封存的位置。

目录

OLE_LINK164

OLE_LINK135

OLE_LINK31

OLE_LINK148

OLE_LINK136

OLE_LINK199

OLE_LINK51

OLE_LINK64

OLE_LINK88

OLE_LINK95

OLE_LINK74

OLE_LINK114

OLE_LINK127

OLE_LINK19

OLE_LINK77

OLE_LINK79

OLE_LINK80

OLE_LINK8

OLE_LINK12

OLE_LINK84

OLE_LINK14

OLE_LINK15

OLE_LINK9

OLE_LINK10

OLE_LINK37

OLE_LINK48

OLE_LINK36

OLE_LINK22

OLE_LINK23

OLE_LINK163

OLE_LINK11

OLE_LINK150

OLE_LINK155

OLE_LINK13

OLE_LINK16

OLE_LINK158

OLE_LINK161

OLE_LINK81

OLE_LINK83

OLE_LINK39

OLE_LINK44

OLE_LINK43

OLE_LINK49

OLE_LINK50

OLE_LINK55

OLE_LINK62

OLE_LINK176

OLE_LINK183

参考文献范例

OLE_LINK18

OLE_LINK129