吉林大学学报(地球科学版) 2015, 45(2) 552-563 DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201502204    ISSN: 1671-5888 CN: 22-1343/P
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地质工程与环境工程
鄂尔多斯盆地深部咸水层二氧化碳地质储存热-水动力-力学(THM)耦合过程数值模拟
雷宏武, 李佳琦, 许天福, 王福刚
吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室, 长春 130021
摘要：

注入CO2到深部咸水层(CO2地质储存)被认为是一种直接有效地减少CO2向大气排放的途径。CO2地质储存涉及到热、水动力和力学耦合过程,该耦合过程是预测CO2在储层中的迁移转化、评价储层储存能力和分析潜在风险的关键。基于Terzaghi固结理论,在热-水动力(TH)耦合软件TOUGH2框架中加入了力学模块,形成了新的热-水动力-力学(THM)模拟器。结合鄂尔多斯盆地CO2捕获和储存(CCS)示范工程场地的地质、水文地质条件,采用新的THM模拟器数值分析了CO2注入后地层中的温度、压力、CO2饱和度、位移和有效应力的时空变化特征。结果显示:在井口保持8 MPa和35℃情况下,能够实现10万 t/a的CO2注入量;压力上升的范围远远大于CO2运移和温度降低的范围,注入20 a后,其最大距离分别达到接近边界10 km、620 m和100 m;位移和应力变化主要与压力变化相关,注入引起最大抬升为0.14 m,在注入井附近位置储层中有效应力变化水平方向要大于垂直方向,而在远井位置相反;注入引起井附近有效应力明显减小,从而导致了孔隙度和渗透率的增大,增强了CO2注入能力。
关键词： CO2地质储存 热-水动力-力学耦合过程 数值模拟 鄂尔多斯盆地
收稿日期  2014-05-06   修回日期    网络版发布日期  2015-03-26  
DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201502204
基金项目:

中国地质调查局工作项目(12120113006300);国土资源部公益性行业科研专项项目(201211063-06);吉林大学博士交叉学科研究项目(2012JC014)
通讯作者:
作者简介: 雷宏武(1985-),男,博士,主要从事多相流数值模拟程序的开发和应用研究,E-mail:hongwulei2008@aliyun.com
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