在二氧化碳地質(zhì)利用與封存（CCUS）技術(shù)類別中，二氧化碳強(qiáng)化咸水開(kāi)采（CO₂-EWR）技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的二氧化碳深度減排。中國(guó)適合CO₂-EWR技術(shù)的盆地分布面積大，碳封存潛力巨大。揭示二氧化碳注入到儲(chǔ)層中的運(yùn)移特征和封存規(guī)律對(duì)CO₂-EWR儲(chǔ)層儲(chǔ)量預(yù)測(cè)以及碳封存體安全性評(píng)估有重要意義。實(shí)際的砂巖目標(biāo)儲(chǔ)層中常常出現(xiàn)單層或多層粘土夾層，對(duì)地下流體的運(yùn)移具有不可忽視的影響，揭示復(fù)雜粘土夾層對(duì)二氧化碳運(yùn)移特征的影響對(duì)CO₂-EWR儲(chǔ)量評(píng)估和場(chǎng)地安全性評(píng)價(jià)有重要意義。

　　針對(duì)這一問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所二氧化碳地質(zhì)封存研究團(tuán)隊(duì)采用X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描成像（X-CT）巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)技術(shù)結(jié)合數(shù)值模擬方法對(duì)復(fù)雜粘土夾層對(duì)二氧化碳運(yùn)移特征的影響深入研究。首先，利用開(kāi)展二氧化碳驅(qū)飽和砂巖中咸水實(shí)驗(yàn)并利用X-CT實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)二氧化碳運(yùn)移過(guò)程；接著，利用CT圖像得到孔隙度分布特征，并利用有限元數(shù)值方法建立計(jì)算模型；最后，通過(guò)數(shù)值模擬進(jìn)一步揭示實(shí)驗(yàn)過(guò)程二氧化碳的運(yùn)移機(jī)理。研究結(jié)果表明：粘土夾層對(duì)二氧化碳的運(yùn)移起到分流和屏障的作用；復(fù)雜粘土夾層與流體注入方向形成的楔形區(qū)域引起二氧化碳的聚集效應(yīng)。本試驗(yàn)可為CO₂-EWR儲(chǔ)量評(píng)估和場(chǎng)地安全性評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)分析參數(shù)和尺度泛化模型。

　　本研究成果得到國(guó)家自然科學(xué)基金（41872210和41274111）以及巖土力學(xué)與巖土工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金（Z017002）共同資助。

　　論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1750583620306198

圖1 CO₂驅(qū)替含復(fù)雜粘土夾層砂巖中的咸水過(guò)程中CO₂飽和度分布圖?！　?img style="font-size: 12pt" name="U020220712350873735257.png"" alt="" oldsrc="W020220712381453245447.png" src="./W020220712381453245447.png" />　　

圖2 孔滲建模流程圖

圖3 驅(qū)替過(guò)程中CO₂飽和度實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果對(duì)比圖