吉林大学学报(地球科学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (3): 930-942.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230272

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

CO2地质封存岩石力学问题研究进展

于子望,卢帅屹,白林,郑天琪   

  1. 吉林大学建设工程学院,长春130026
  • 出版日期:2025-05-26 发布日期:2025-06-06
  • 作者简介:于子望(1984-),男,教授,博士生导师,主要从事CO2 地质封存、深部地热资源(干热岩)开发方面的研究,E-mail: yuziw@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(42172274,42141013)

 Research Progress on Rock Mechanics of CO2 Geological Sequestration

Yu Ziwang,Lu Shuaiyi,Bai Lin,Zheng Tianqi   

  1. College of Construction Engineering, Jilin University, Changchun 130026, China
  • Online:2025-05-26 Published:2025-06-06
  • Supported by:
    Supported by the National Natural Science Foundation of China (42172274,42141013)

摘要: 温室气体排放导致全球气候变化严重,世界各国正在采取措施缓解碳排放造成的温室效应。二氧化碳捕集与封存(CCS)作为一种大规模的温室气体减排技术正在兴起,并逐渐成为缓解温室效应的最重要手段之一。该技术在实施过程中存在一系列问题,其中注入封存引起的地质力学问题不容忽视。本文综述了CCS中由于注入封存引发的地质力学问题所带来的影响和危害。结果表明:CO2注入引发孔隙压力变化、热应力及化学-力学耦合作用,导致储层岩石强度降低、变形加剧,进而引发地表变形;InSAR技术能够有效监测地表变形,场地微震监测揭示了注入速率与地震活动的直接关联,控制注入速率与压力可有效降低盖层破裂与断层活化的概率;数值模拟是评估场地地质力学风险的主要手段,场地盖层优先选择低渗透、低反应性岩石,可减少泄漏风险,并且需综合断层应力状态规避高活动性断层区域。


关键词: CO2地质封存, 场地监测, 数值模拟, 岩石力学, 热效应

Abstract:  Greenhouse gas emissions have caused severe global climate change, and countries around the world are taking measures to mitigate the greenhouse effect caused by carbon emissions. Carbon dioxide capture and storage (CCS) is emerging as a large-scale greenhouse gas reduction technology and is gradually becoming one of the most important means of mitigating the greenhouse effect. There are a series of issues in the implementation of this technology, among which the geomechanical problems caused by injection and storage cannot be ignored. This paper reviews the impacts and risks caused by geomechanical problems due to injection and storage in CCS. The results indicate that CO2 injection triggers pore pressure variations, thermal stress, and coupling effect of chemistry and mechanics, leading to reduced reservoir rock strength, intensified deformation, and subsequent surface deformation. InSAR technology effectively monitors surface deformation, while site-specific microseismic monitoring reveals a direct correlation between injection rates and seismic activity. Controlling injection rates and pressures can significantly reduce the probability of caprock fracturing and fault reactivation. Furthermore, numerical simulation serves as a primary tool for assessing geomechanical risks at storage sites. Simulations demonstrate that selecting caprock with low-permeability and low-reactivity lithology minimizes leakage risks, and comprehensive evaluation of fault stress states is essential to avoid high-activity fault zones.


Key words: CO2 geological storage, site monitoring, numerical simulation, rock mechanics, thermal effect

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