第九届青年地学论坛

二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）技术作为碳中和技术组合不可或缺的组成部分，是实现我国温控目标的关键技术手段和托底技术保障。二氧化碳地质封存是CCUS技术的关键环节之一，已经成为国内外各界关注的焦点，将CO₂注入分布广泛的深部咸水层以实现永久性封存的地质封存方式潜力巨大。随着咸水层CO₂地质封存理论研究和工程实践的不断深化，特别是在从示范工程规模向商业规模发展的阶段，对封存选址的适宜性评价及准确性预测的要求越来越高。作为咸水层CO₂地质封存选址的最后一环，灌注级封存场址的优选对整个工程项目的高效进展具有重要意义。虽然前人通过数值模拟技术对二氧化碳地质封存注入方案优化和场地安全评价开展了系列研究，但是多为场地级尺度的研究成果，较少涉及灌注级尺度下地质变量和工程变量耦合条件对二氧化碳地质封存场址安全性的影响。而这一问题的探究与咸水层CO₂地质封存的不确定性及安全性具有直接性关联。因此，本研究基于神华CCS示范工程封存场地，运用多相流体运动和地球化学运移耦合数值模拟软件建立三维多组分多相渗流数值模型，模拟分析了残余水饱和度与残余气饱和度、注入方式和井距等因素对灌注级尺度二氧化碳地质封存场址安全性的影响。结果表明：残余气饱和度越大压力越大，开裂单元数越多，且随着残余水饱和度的增加，压力变化范围越大，其中残余气饱和度决定了CO₂最远运移距离，因此选择较低的残余水饱和度及残余气饱和度更具有安全性；规模化灌注时单一定速相较于间歇定速与间歇变速使储层更具有稳定性，井距的缩进使横向上CO2运移距离缩短，而在纵向上向盖层底层扩散更快，导致压力的增速更大，开裂更多，安全性更差。这些研究结果可作为实际CO₂封存项目的参考，为灌注级尺度规模化部署的地质封存选址开展提供调整策略，具有重要的科学意义和应用价值。
 

二氧化碳地质封存,相对渗透率,数值模拟,残余饱和度