基于改进均质模型的深部咸水层CO2封存热-流-力耦合效应研究
王新1
杨鹏飞2
梁冰3
孙维吉4
徐军4
王芳2
杨新乐2
1.辽宁工程技术大学机械工程学院,辽宁阜新 123000;辽宁工程技术大学力学博士后流动站,辽宁阜新 1230002.辽宁工程技术大学机械工程学院,辽宁阜新 1230003.辽宁工程技术大学力学博士后流动站,辽宁阜新 123000;辽宁工程技术大学力学学院,辽宁阜新 1230004.辽宁工程技术大学力学学院,辽宁阜新 123000
摘要：深部咸水层CO2封存面临复杂的热-流-力耦合问题,已有研究在均质模型中对孔隙度、渗透率变化的动态响应考虑不足,且对超临界CO2的密度和黏度参数在实际储层条件下的适用性缺乏进一步的修正.为弥补这些不足,本文提出一种改进的均质模型,在数学模型中添加动态孔隙度和渗透率,结合Peng-Robinson状态方程与Brokaw模型校正超临界CO2在不同压力和温度条件下的密度和黏度特性.基于此改进模型,构建并验证了深部咸水层CO2封存的数学模型,并在15 a模拟周期内探究了储层压力、温度、CO2饱和度、孔隙度、渗透率及位移变形的变化规律.结果表明:改进模型能准确捕捉注入CO2带来的压力升高与热交换效应,注入井周围及上方区域的压力、温度随时间呈现先下降后上升的趋势;CO2饱和度呈梯度扩散分布,盖层底部CO2累积导致孔隙度和渗透率减小;封存期间,储层垂向隆起的最大位移为0.283 m,主要受到压力引起的压实效应和温度导致的冷缩效应的共同作用,其中压实效应引起的隆起大于冷缩效应带来的沉降,使得整体位移表现为隆起,明确了压力和温度对于储层垂向位移的耦合主导性.与传统模型相比,改进后的模型更贴近真实储层的多场耦合效应.通过引入动态孔隙度和渗透率模型,更准确地反映了 CO2注入过程中压力的非线性变化、岩石热应力变化以及储层渗透性变化,可为提升CO2封存效果提供理论支持.
关键词：深部咸水层CO2封存动态孔隙度和渗透率数值模拟耦合效应
分类号：TU45(土力学、地基基础工程)
资助基金：国家自然科学基金(52074143)国家自然科学基金(52474038)
论文发表日期：2025-03-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 399-412 )
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