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摘要
二氧化碳(CO2)捕集与封存技术有利于减少CO2的排放量，近年来针对CO2地质封存形成了从纳米尺度到油气藏尺度的大量研究成果，大多数研究只针对单一维度多孔介质中流动行为开展研究，且物理实验方法受许多不确定性因素影响，十分耗费时间和成本。为了从微观角度深入理解CO2地质封存过程中的渗流行为，提高CO2地质埋存量，基于追踪两相界面动态变化的VOF(Volume of Fluid)方法，分别建立了2D和3D模型，开展了超临界CO2-水两相流动数值模拟研究，对比了不同润湿性、毛细管数、黏度比条件下的CO2团簇分布特征、CO2饱和度变化规律，揭示了孔隙尺度CO2埋存的内在机理。研究结果表明：①随着岩石对CO2润湿性增加，CO2波及范围扩大，同时CO2团簇的卡断频率减少，CO2埋存量增加；②随着毛细管数的增加，驱替模式由毛细指进转变为稳定驱替，CO2埋存量增加；③随着注入超临界CO2黏度逐渐接近水的黏度，两相流体之间的流动阻力降低，促进了“润滑效应”，CO2相的渗流能力提高，CO2埋存量增加；④润湿性、毛细管数、黏度比在不同维度多孔介质模型中对CO2饱和度的影响程度不同。结论认为，基于VOF方法的CO2-水两相渗流模拟研究在孔隙尺度上揭示了CO2地质封存过程中的渗流机理，对CCUS技术的发展有指导意义，也为更大尺度的CO2地质封存研究提供了理论指导和技术支撑。
- 出版日期2023
- 单位中国石油大学（华东）
