吉林大学学报(地球科学版)

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基于TOUGHREACT-MP的苏北盆地盐城组咸水层CO2矿物封存数值模拟

莫绍星1, 龙星皎1, 李瀛1, 郑菲1, 施小清1, 张可霓2, 赵良1   

  1. 1.表生地球化学教育部重点实验室/南京大学地球科学与工程学院, 南京210023;
    2.北京师范大学水科学研究院, 北京100875
  • 收稿日期:2013-12-23 出版日期:2014-09-26 发布日期:2014-09-26
  • 通讯作者: 施小清(1979-),男,副教授,主要从事反应溶质运移模拟研究 E-mail:shixq@nju.edu.cn
  • 作者简介:莫绍星(1992-),男,布依族,主要从事CO2地质封存技术研究,E-mail:njujinchun@163.com
  • 基金资助:

    江苏省自然科学基金项目(BK2012313);国家大学生创新训练计划项目(G1210284016);江苏省产学研联合创新资金计划项目(BY2010136)

Numerical Modeling of CO2 Sequestration in the Saline Aquifer of  Yancheng Formation in Subei Basin Using TOUGHREACT-MP

Mo Shaoxing1,Long Xingjiao1,Li Ying1,Zheng Fei1,Shi Xiaoqing1,Zhang Keni2,Zhao Liang1   

  1. 1.Key Laboratory of Surficial Geochemistry, Ministry of Education/School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University,Nanjing210023, China;
    2.College of Water Sciences, Beijing Normal University, Beijing100875, China
  • Received:2013-12-23 Online:2014-09-26 Published:2014-09-26

摘要:

基于TOUGHREACT并行版,建立了苏北盆地盐城组下段砂岩层在碳封存中的CO2-水-岩反应二维径向模型,并评估储层的矿物封存潜力,探讨分析了网格剖分精度和储层各向异性对矿物封存模拟的影响。模拟结果表明:在CO2封存过程中,片钠铝石、方解石和菱铁矿沉淀较明显,在CO2注入5 000 a后矿物封存的比例高达34.0%;网格剖分精度的不同对矿物封存反应路径没有影响,但粗网格模型计算得到的矿物封存量偏高;降低储层的kv(垂向渗透率)在短期内会促进CO2的水平运移,有利于溶解和矿物封存;但随着时间延长,降低kv对对流作用的抑制开始体现,表现为1 000 a后中等kv值的模型计算出的矿物封存量高于较大kv和较小kv值的模型。

关键词: CO2的矿物封存, 网格剖分精度, 各向异性, 苏北盆地

Abstract:

The two-dimensional radial model of CO2-water-rock reaction in carbon sequestration of Yancheng Group under section sandstone layer in Subei basin is built based on TOUGHREACT parallel version. The mineral sequestration potential in reservoir is evaluated. The influence of grid subdivision precision and anisotropy of reservoir on mineral sequestration simulations is analyzed. The simulation results show that dawsonite, calcite and siderite, significantly precipitated in the process of CO2 sequestration. The total mass of CO2 sequestrated by mineral trapping is as high as 34.0% after 5 000 a. The grid resolution has little impact on the reaction path of minerals sequestration, however, the total amount of CO2 mineral sequestration with coarser grid is overestimated comparing to that with finer grid. The discretion of the vertical permeability (kv) would lead to a more rapid horizontal migration of injected CO2 to the middle and bottom, which results in an incretion in solubility trapping and mineral trapping for a short period of time. However, for a long term, with the increasing instability of the system due to CO2 dissolution, the vertical convective mixing becomes significant, it turns out to be a significant inhibition of convection by decreasing kv. It shows that the mineral sequestration calculated by middle kv value model is higher than the larger kv and smaller kv value model after 1 000 a.

Key words: mineral sequestration of CO2, grid subdivision precision, anisotropy, Subei basin

中图分类号: 

  • P641.69
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