在地层中注入二氧化碳——从孔隙尺度过程确定宏观系数

摘要

为了提高油气田的油气开采量，通常把二氧化碳注入地层中，并储存于盐水层中。一旦把二氧化碳注入岩层，二氧化碳将通过弥散和对流作用在多孔岩石中弥散。盐离子与二氧化碳分子之间的化学反应及其随后与矿物颗粒发生的反应也是重要的过程。利用一纽与孔隙尺度和连续宏观尺度相对应的微分方程，来模拟任意多孔介质中二氧化碳分子的动态。基于孔隙尺度，对流-弥散方程通过考虑单位品胞中内界面的反应而求解。单位晶胞是多孔介质的最小组成部分，可以通过重复方式来复制多孔介质。单位晶胞中的内界面为矿物颗粒表面。通过采用相邻单位品胞的周期性边界条件，以及应用称之为宏观运移理论的泰勒一阿里斯弥散理论，把孔隙尺度内的弥散过程转换成连续宏观尺度。利用这种理论，把不连续多孔体系转换成一种连续体系。在该体系中，二氧化碳分子的弥散及其与多孔介质液体和同体基质间的交互作用，以3种独立于位置的宏观系数为特征：平均速度矢量U＊：弥散性向量D＊：测定体积二氧化碳的平均衰减系数K＊。