CO2盐水层埋存数值模拟研究

论文摘要

以CO2为主的温室气体的大量排放已经引起了一系列的环境和生态问题。CO2减排成为全球研究的热点。CO2地质埋存是当前减排最现实有效的方法,盐水层作为新出现的最有潜力的封存体,以其分布广泛,规模庞大受到人们青睐。本文,分析了CO2、盐水和岩石的性质和相互作用并对相应参数行了计算；建立了基本模型分析CO2迁移和分布情况；对基本模型进行修改,分析各种不同的储层参数和注入工艺参数对迁移和封存的影响。研究表明,CO2在盐水中的溶解、扩散和对流等影响CO2的运移,运移规律为注入到盐水层底部的CO2会慢慢的向上聚集,到达盖层以后受到盖层的阻挡,沿着盖层在其下面铺展开来,成倒锥形分布,对网格进行细化可以更清楚的看清CO2的迁移情况,对封存机理的影响也更加明显。CO2在盐水层中的封存状态以流动态为主,主要的封存方式是地质构造封存。温度、压力这些储层条件影响CO2的溶解和在地层中的迁移范围；储层的孔隙度、渗透率以及渗透率比值对CO2的埋存也有重要影响,在低的渗透率比值条件下,CO2更容易在注入层的横向运移,随着比值增加,加速CO2的垂向运动,增加CO2在盖层下面的横向运移；滞后、毛管力对残余气封存影响较大,他们会降低CO2的流动性,当CO2羽运移的时候产生一个更高的残余气痕迹；相同注入比例下,储层厚度对埋存的影响不是特别大；倾角对封存数量有较大影响；夹层可以阻止CO2的运移。注入工艺参数对埋存也有一定影响,每天注入量越少,注入时间越长,CO2与盐水的接触越多,埋存量相对就越多；注入井的数量和位置对埋存的影响可以不用考虑,这也是盐水层埋存的优点之一,可以钻少量的井,节约成本；与直井相比,水平井更有利于CO2的埋存,不同位置和不同长度的水平井对埋存的影响差别较大,完井的位置越深,CO2羽到达构造顶部的路径越长,结果就是可以接触到的水的体积越大,羽的分布也更广,会有更大体积的CO2被封存。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及研究目的意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 目的意义
• 1.2 研究现状
• 2地质埋存技术简介'>1.2.1 CO₂地质埋存技术简介
• 2盐水层埋存研究现状'>1.2.2 CO₂盐水层埋存研究现状
• 2在盐水层中的封存机理'>第二章 CO₂在盐水层中的封存机理
• 2.1 运移过程
• 2.2 封存形式
• 2.2.1 地质构造封存
• 2.2.2 残余气封存
• 2.2.3 溶解封存
• 2.2.4 矿物封存
• 2/地层流体/岩石的相互作用'>第三章 CO₂/地层流体/岩石的相互作用
• 2的性质'>3.1 CO₂的性质
• 2的相态'>3.1.1 CO₂的相态
• 2的密度'>3.1.2 CO₂的密度
• 2的粘度'>3.1.3 CO₂的粘度
• 3.2 地层盐水性质
• 3.2.1 地层盐水的密度
• 3.2.2 地层盐水的粘度
• 3.2.3 地层水的压缩系数
• 3.3 岩石的压缩性
• 2-盐水相互作用'>3.4 CO₂-盐水相互作用
• 2溶解'>3.4.1 CO₂溶解
• 2在盐水中的扩散'>3.4.2 CO₂在盐水中的扩散
• 3.5 地层流体和岩石的影响
• 3.5.1 相渗
• 3.5.2 地球化学反应
• 2盐水层埋存的数学模型'>第四章 CO₂盐水层埋存的数学模型
• 4.1 基本模型
• 2注入盐水层后的迁移和分布'>4.2 CO₂注入盐水层后的迁移和分布
• 2的迁移规律'>4.2.1 CO₂的迁移规律
• 2迁移的影响'>4.2.2 重力作用对CO₂迁移的影响
• 2的横向运移规律'>4.2.3 CO₂的横向运移规律
• 2埋存影响因素分析'>第五章 CO₂埋存影响因素分析
• 5.1 储层参数的影响
• 5.1.1 储层条件的影响
• 5.1.2 岩石物理性质的影响
• 5.1.3 地质构造特征的影响
• 5.2 注入工艺参数的影响
• 5.3 网格粗细的影响
• 2埋存安全风险分析'>第六章 CO₂埋存安全风险分析
• 6.1 废井泄漏
• 6.1.1 固井水泥环
• 6.1.2 套管腐蚀
• 6.2 储层封闭失效的泄露
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢