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深部咸水层CO2封存的热-水-力模型研究

魏子俊 高科

魏子俊, 高科. 深部咸水层CO2封存的热-水-力模型研究[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240772
引用本文: 魏子俊, 高科. 深部咸水层CO2封存的热-水-力模型研究[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240772
CO2 sequestration in deep saline aquifers with integrated thermo-hydro-mechanical model[J]. Bulletin of Geological Science and Technology. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240772
Citation: CO2 sequestration in deep saline aquifers with integrated thermo-hydro-mechanical model[J]. Bulletin of Geological Science and Technology. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240772

深部咸水层CO2封存的热-水-力模型研究

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240772
基金项目: 国家级-国家自然科学基金(52174025)

CO2 sequestration in deep saline aquifers with integrated thermo-hydro-mechanical model

  • 摘要: 【目的】碳捕获与储存技术对缓解全球气候危机至关重要,深部咸水层因巨大储存潜力成为首选储存地点。然而,CO2受浮力作用易通过裂缝或断层向地面逃逸。因此,研究CO2注入对天然断层影响以及断层活化对CO2迁移的反馈效应意义重大。【方法】本文构建了完全耦合的两相热—水—力模型,以模拟CO2注入、断层失效与羽流传播间相互作用。【结果】研究表明:①断层激活后渗透率分布呈显著二分性,且高渗区形成与孔压场时空演化紧密耦合,率先失效区域促进孔压释放并抑制了断层进一步活化,使断层呈局部激活特征。②CO2迁移范围与岩体冷却区域不等价,羽流逸散快速而广袤,2年注入羽流前缘可达1500 m;温度场扩散缓慢且集中,20年注入冷却区域仅200 m,受限温度场不易诱使断层活化,利于碳封存长期安全。③断层构型对封存安全性具有重大影响,以逆断层封闭性能最佳,正断层最劣,走滑断层介于两者之间,逆断层对CO2有效封存量比正断层高出约25%。【结论】建立的含损伤行为的两相热—水—力模型鲁棒性良好,能准确刻画断层渐进失效与羽流迁移的复杂交互机制,为碳封存工程长期安全性评估提供了理论与技术支撑。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2024-12-19
  • 网络出版日期:  2025-03-26

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