碳封存是一種有效緩解全球氣候變化的地質(zhì)工程技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”這一戰(zhàn)略目標(biāo)的兜底技術(shù)。二氧化碳注入到儲(chǔ)層后會(huì)引起地下儲(chǔ)層有效應(yīng)力變化，從而導(dǎo)致儲(chǔ)層孔滲特性變化，最終導(dǎo)致二氧化碳的運(yùn)移規(guī)律和驅(qū)替效率發(fā)生改變。研究儲(chǔ)層孔滲特性在不同有效應(yīng)力狀態(tài)下的變化規(guī)律，揭示二氧化碳在不同有效應(yīng)力狀態(tài)下的運(yùn)移特征對精細(xì)評估儲(chǔ)層儲(chǔ)量和封存安全有重要意義。

　　針對這一問題，中國科學(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)通過孔滲測量分析、核磁共振驅(qū)替實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值模擬方法進(jìn)行深入研究。首先，利用自主研制的孔滲測量裝置研究實(shí)驗(yàn)砂礫巖樣品在不同有效應(yīng)力下的孔滲變化規(guī)律；接著，利用核磁共振驅(qū)替系統(tǒng)研究巖樣在設(shè)定有效應(yīng)力狀態(tài)下二氧化碳的運(yùn)移特征，并利用有限元方法建立計(jì)算模型進(jìn)行數(shù)值分析；最終，利用數(shù)值模擬進(jìn)一步揭示巖樣在不同有效應(yīng)力狀態(tài)下二氧化碳在其內(nèi)部的運(yùn)移規(guī)律。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果表明：隨著有效應(yīng)力增加，巖樣的孔隙度和滲透率先快速減小再緩慢降低最終趨于穩(wěn)定；隨著有效應(yīng)力增加，二氧化碳的運(yùn)移速度降低，但路徑上的二氧化碳飽和度有所提高。

　　本研究成果得到國家自然科學(xué)基金（資助號：41872210和41274111）及國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（資助號：Z017002）共同資助。相關(guān)論文已經(jīng)發(fā)表在國際溫室氣體領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊Greenhouse Gases: Science and Technology。

　　論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/ftr/10.1002/ghg.2043

圖1 巖心孔隙度和滲透率隨有效應(yīng)力演化規(guī)律

圖2 咸水飽和度分布的模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比圖

圖3 不同有效應(yīng)力狀態(tài)下巖心內(nèi)部二氧化碳沿注入方向飽和度分布圖

（文/圖 二氧化碳地質(zhì)封存組）