多孔介質(zhì)內(nèi)co_2與鹽水多相滲流數(shù)值模擬研究

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1、ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ碩士享位論文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＂＂Ｍ＂＂Ｉ５§１？多孔介質(zhì)內(nèi)Ｃ０２與鹽水多相滲謙值觀敏能源與環(huán)境工程：：、，丨１學(xué)科去作者姓名授指良教丨而王大勇副教辯日期——，答碩士學(xué)位論文多孔介質(zhì)內(nèi)Ｃ０２與鹽水多相滲流數(shù)值模擬研究ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｆＭｕｌｔｉｐｈａｓｅＳｅｅｐａｇｅｏｆＣＯ２ａｎｄＢｒｉｎｅｉｎＰｏｒｏｕｓＭｅｄｉａ作者姓名：喬娟學(xué)科、專業(yè)

2、：能源與環(huán)境工程學(xué)號：２１２１００５４指導(dǎo)教師：王大勇副教授２０－０５－０８完成日期：１５ｉＳ；遠(yuǎn)理工大摩ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中巳經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請學(xué)位或其他用途使用過的成果一。與我同工作的同志對本研究所做的貢獻(xiàn)均巳在論文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實之處，本人愿意承擔(dān)相

3、關(guān)法律責(zé)任。學(xué)位論文題目：多孔介質(zhì)內(nèi)ＣＯｐ鹽水多相滲流數(shù)值模擬研究．與作者簽名：年／月／Ｉ日韻大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要一人類活動導(dǎo)致的Ｃ０２排放是弓，丨起全球氣候變暖的重要原因之并已經(jīng)影響到人類的生存和社會的可持續(xù)發(fā)展。ＣＯ２地下咸水層封存是減少大氣中Ｃ０２排放量的有效方法一之，具有廣泛的應(yīng)用前景。Ｃ０２在地下咸水層的封存受多種因素（如孔隙結(jié)構(gòu)、流體一－屬性和地層物性參數(shù)等）的影響，是個復(fù)雜的水文地質(zhì)過程。巖心尺度下Ｃ０２鹽水在多孔介質(zhì)內(nèi)的多相滲流規(guī)律研究能為Ｃ０２局部封存機(jī)制提供本質(zhì)的理解，從而為Ｃ０２地下咸水

4、層的封存容量及安全性評估提供理論基礎(chǔ)，具有重要的研究價值。本文基于ＣＯｒ鹽水在砂巖巖心內(nèi)驅(qū)替過程的實驗觀測，結(jié)合多相滲流的數(shù)值模擬，定量分析了Ｃ０２在非均質(zhì)多孔介質(zhì)內(nèi)的運移與俘獲。首先，基于巖心的孔隙度、滲透率實測數(shù)據(jù)，采用分形模型實現(xiàn)了巖心滲透率的非均質(zhì)性的定量描述，并結(jié)合Ｊ函數(shù)和實測的毛細(xì)管力曲線實現(xiàn)了毛細(xì)管力非均質(zhì)性的定量描述－；在此基礎(chǔ)上，提出了描述Ｃ０２鹽水在非均質(zhì)砂巖巖心內(nèi)運移旳兩相滲流模型，并對Ｃ０２的局部封存行為進(jìn)行了數(shù)值分析，結(jié)果表明：１）毛細(xì)管力非均質(zhì)性能夠?qū)е拢茫埃簿植坷鄯e及Ｃ０２飽和度的空間不均勾分布；２）滲透率非

5、均質(zhì)性不能顯著影響Ｃ０２的局部累積，只能通過改變Ｃ０２的局部流動路徑，輕微降低Ｃ０２的局部驅(qū)替效果３）ＣＴ；圖像顯示巖心局部位置上出現(xiàn)的明顯的非均質(zhì)結(jié)構(gòu)，，，改變了局部的巖石物理屬性在這些位置出現(xiàn)Ｃ０２飽和度的顯著變化特別是在低滲層和高滲層接觸帶上Ｃ０２飽和度的急劇升高，則是由相對滲透率的變化所引起。此外，本文數(shù)值模擬了不同地層條件下（即不同溫度、壓力和孔隙水鹽度）Ｃ０２局一－部毛細(xì)管力的封存效果，計算結(jié)果表明：１）Ｃ０２鹽水間的化學(xué)反應(yīng)是個重要的影響因素，因Ｃ０２和水的平衡相分離導(dǎo)致的固體茲沉淀能堵塞毛細(xì)管力阻礙區(qū)域底部的孔隙，進(jìn)

6、而導(dǎo)致該區(qū)域滲透率的降低及毛細(xì)管力的增加，從而加強(qiáng)了ＣＣｂ局部毛細(xì)管力封存的有效性；２）隨著鹽度的增加Ｃ０２封存量明顯增大，鹽度增加到０．１（即ｌＯＯＯＯｐｐｍ）時，Ｃ０２封存量是淡水情況下的１．８４倍，當(dāng)鹽度高于０．１時，鹽度的增加不會導(dǎo)致Ｃ０２封存量的顯著增長３），；在真實的地層條件下系統(tǒng)的溫度和壓力對Ｃ０２局部毛細(xì)管力封存°－機(jī)制的效果影響顯著。在高壓或低溫條件下（如＞１２，．６７ＭＰａ或＜３５Ｃ）ＣＯ２鹽水間的平衡相分離減弱，以致固體鹽析出量減少。關(guān)鍵詞：Ｃ０２咸水層封存；非均質(zhì)性；多相滲流；平衡相分離；封存機(jī)制－－１多孔

7、介質(zhì)內(nèi)Ｃ０２與鹽水多相滲流數(shù)值模擬研宄ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｆＭｕｌｔｉｐｈａｓｅＳｅｅｐａｇｅｏｆＣＯ２ａｎｄＢｒｉｎｅｓｄｉａｉｎＰｏｒｏｕＭｅＡｂｓｔｒａｃｔＥｍｉｓｓｉｏｎｓｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅＣＯｏｕｒｃｅｄｆｒｏｍａｎｔｈｒｏｏｅｎｉｃａｃｔｉｖｉｔｉｅｓａｒｅｒｅａｒｄｅｄａｓ（２）ｓｐｇｇａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅａｓｏｎｆｏｒｃａｕｓｉｎｇｌｏｂａｌｗａｒｎｉｎｇｗｈｉｃｈｈａｓａｌｒｅａｄｙｔｈｒｅａｔｅｎｅｄ