二氧化碳井筒注入與咸水層封存?zhèn)鳠嵫芯?pdf

1、CCS技術(shù)是溝通當(dāng)前低碳轉(zhuǎn)型和未來(lái)替代能源的橋梁性技術(shù)。它提供了一種切實(shí)可行的方法，使得大規(guī)模減排CO2的項(xiàng)目具有可實(shí)施性。CO2地質(zhì)封存在CCS技術(shù)中占據(jù)核心位置，也是技術(shù)上最具挑戰(zhàn)性的一個(gè)環(huán)節(jié)，面臨安全、環(huán)保以及經(jīng)濟(jì)性等多方面問(wèn)題。CO2地質(zhì)封存包括井筒注入與咸水層封存兩個(gè)階段，熱量傳遞直接影響CO2相態(tài)變化和封存進(jìn)程，封存過(guò)程的傳熱研究對(duì)CO2地質(zhì)封存的高效性及安全性有重要意義。因此，本文通過(guò)數(shù)值模擬方法對(duì)注入井筒以及咸水層封存過(guò)

2、程中傳熱進(jìn)行分析。
　　本文通過(guò)建立井筒傳熱模型以及CO2咸水層封存?zhèn)鳠崮Ｐ蜕蓴?shù)值模擬程序，對(duì)CO2封存過(guò)程中各傳熱因素的影響進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)注入條件、儲(chǔ)層參數(shù)以及焦耳湯姆孫效應(yīng)等進(jìn)行系統(tǒng)分析，揭示了CO2在地質(zhì)封存的注入過(guò)程與封存過(guò)程的傳熱與流動(dòng)規(guī)律。
　　研究結(jié)果表明:在CO2注入階段，1.注入井筒中溫度場(chǎng)的分布變化與井筒結(jié)構(gòu)、地層溫度以及焦耳湯姆孫系數(shù)變化有密切關(guān)系。在較高的注入溫度、注入壓力下，在井筒中CO2流體溫

3、度場(chǎng)變化較大，溫度降低明顯，CO2密度值變化劇烈，不利于流體持續(xù)注入;2.焦耳湯姆孫效應(yīng)使得最低溫度降低了約15K，使CO2在最低溫度范圍內(nèi)處于液體而非超臨界狀態(tài)發(fā)生相態(tài)變化。因此，考慮焦耳湯姆孫效應(yīng)對(duì)井筒傳熱的影響是必要的。
　　在CO2咸水層封存階段:1.注入溫度、壓力與時(shí)間對(duì)咸水層中溫度場(chǎng)的冷卻域分布影響較大，較低溫度、較高壓力或較長(zhǎng)的注入時(shí)間均會(huì)使冷卻域范圍擴(kuò)大，不利于CO2在孔隙中的流動(dòng)，降低了CCS過(guò)程中的可注入性;而

4、CO2流體注入速率對(duì)CO2-咸水層的最大溫度降影響較大，較高的注入速率會(huì)增加最大溫度降，存在生成CO2水合物的風(fēng)險(xiǎn)，影響儲(chǔ)層滲透率。注入速率、注入時(shí)間與最大溫度降的擬合關(guān)系式通過(guò)最小二乘法得到。2.孔隙度與滲透率對(duì)溫度場(chǎng)的最大溫度降的影響不同。在儲(chǔ)層特性中，滲透率一般隨著孔隙度的減小而減小。滲透率減小，最大溫度降增大，然而，在相同滲透率下，最大溫度降隨著孔隙度的減小而減小。隨著孔隙度減小，最大溫度降仍減小但仍為正值，可以說(shuō)明，滲透率對(duì)焦