多孔介质内co_2与盐水多相渗流数值模拟研究

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1、ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士享位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＂＂Ｍ＂＂Ｉ５§１？多孔介质内Ｃ０２与盐水多相渗謙值觀敏能源与环境工程：：、，丨１学科去作者姓名授指良教丨而王大勇副教辩日期——，答硕士学位论文多孔介质内Ｃ０２与盐水多相渗流数值模拟研究ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｆＭｕｌｔｉｐｈａｓｅＳｅｅｐａｇｅｏｆＣＯ２ａｎｄＢｒｉｎｅｉｎＰｏｒｏｕｓＭｅｄｉａ作者姓名：乔娟学科、专业

2、：能源与环境工程学号：２１２１００５４指导教师：王大勇副教授２０－０５－０８完成日期：１５ｉＳ；遠理工大摩ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中巳经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均巳在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相

3、关法律责任。学位论文题目：多孔介质内ＣＯｐ盐水多相渗流数值模拟研究．与作者签名：年／月／Ｉ日韻大连理工大学硕士学位论文摘要一人类活动导致的Ｃ０２排放是弓，丨起全球气候变暖的重要原因之并已经影响到人类的生存和社会的可持续发展。ＣＯ２地下咸水层封存是减少大气中Ｃ０２排放量的有效方法一之，具有广泛的应用前景。Ｃ０２在地下咸水层的封存受多种因素（如孔隙结构、流体一－属性和地层物性参数等）的影响，是个复杂的水文地质过程。岩心尺度下Ｃ０２盐水在多孔介质内的多相渗流规律研究能为Ｃ０２局部封存机制提供本质的理解，从而为Ｃ０２地下咸水

4、层的封存容量及安全性评估提供理论基础，具有重要的研究价值。本文基于ＣＯｒ盐水在砂岩岩心内驱替过程的实验观测，结合多相渗流的数值模拟，定量分析了Ｃ０２在非均质多孔介质内的运移与俘获。首先，基于岩心的孔隙度、渗透率实测数据，采用分形模型实现了岩心渗透率的非均质性的定量描述，并结合Ｊ函数和实测的毛细管力曲线实现了毛细管力非均质性的定量描述－；在此基础上，提出了描述Ｃ０２盐水在非均质砂岩岩心内运移旳两相渗流模型，并对Ｃ０２的局部封存行为进行了数值分析，结果表明：１）毛细管力非均质性能够导致Ｃ０２局部累积及Ｃ０２饱和度的空间不均勾分布；２）渗透率非

5、均质性不能显著影响Ｃ０２的局部累积，只能通过改变Ｃ０２的局部流动路径，轻微降低Ｃ０２的局部驱替效果３）ＣＴ；图像显示岩心局部位置上出现的明显的非均质结构，，，改变了局部的岩石物理属性在这些位置出现Ｃ０２饱和度的显著变化特别是在低渗层和高渗层接触带上Ｃ０２饱和度的急剧升高，则是由相对渗透率的变化所引起。此外，本文数值模拟了不同地层条件下（即不同温度、压力和孔隙水盐度）Ｃ０２局一－部毛细管力的封存效果，计算结果表明：１）Ｃ０２盐水间的化学反应是个重要的影响因素，因Ｃ０２和水的平衡相分离导致的固体兹沉淀能堵塞毛细管力阻碍区域底部的孔隙，进

6、而导致该区域渗透率的降低及毛细管力的增加，从而加强了ＣＣｂ局部毛细管力封存的有效性；２）随着盐度的增加Ｃ０２封存量明显增大，盐度增加到０．１（即ｌＯＯＯＯｐｐｍ）时，Ｃ０２封存量是淡水情况下的１．８４倍，当盐度高于０．１时，盐度的增加不会导致Ｃ０２封存量的显著增长３），；在真实的地层条件下系统的温度和压力对Ｃ０２局部毛细管力封存°－机制的效果影响显著。在高压或低温条件下（如＞１２，．６７ＭＰａ或＜３５Ｃ）ＣＯ２盐水间的平衡相分离减弱，以致固体盐析出量减少。关键词：Ｃ０２咸水层封存；非均质性；多相渗流；平衡相分离；封存机制－－１多孔

7、介质内Ｃ０２与盐水多相渗流数值模拟研宄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