二氧化碳煤層封存數(shù)值模擬研究.pdf

1、摘要論文題目：二氧化碳煤層封存數(shù)值模擬研究學(xué)科專業(yè)：計(jì)算數(shù)學(xué)研究生：李浩指導(dǎo)教師：閔濤教授簽名：簽名：摘要近年來，由于大氣中C02含量持續(xù)升高，形成了明顯的溫室效應(yīng)，而二氧化碳煤層封存是一項(xiàng)可以大規(guī)模減排的技術(shù)，它的做法就是從排放源中將C02回收起來，然后輸送到注入井口，利用壓力泵通過注氣井注入地下煤儲層中隔離起來。該項(xiàng)技術(shù)被認(rèn)為是一種相對可靠的大規(guī)模減排方案。二氧化碳煤層封存技術(shù)在國外已經(jīng)比較成熟，而在國內(nèi)這方面目前研究還比較少。由于

2、它的不成熟以及重要的研究意義，使得它愈來愈被許多研究者青睞。目前，我國這方面的研究都是基于油氣藏理論，已經(jīng)取得了一些成果，尤其是對于兩相流的研究方面，但是仍有不足之處。單獨(dú)的兩相流問題相對成熟，而煤層中注入二氧化碳引發(fā)的兩相流問題涉及到了許多實(shí)際的問題，比其復(fù)雜的多。本文建立了一種耦合數(shù)值模型(在兩相流問題的基礎(chǔ)上基于實(shí)際引入了溶質(zhì)傳輸方程)，對二氧化碳煤層封存中煤層中的孔隙度、滲透率以及煤層中氣體的飽和度、溶解濃度和吸附濃度變化給予描

3、述。該模型包括了動量方程、氣體狀態(tài)方程等。在求解方面，這類問題過去基本都是在用有限差分法求解，本文利用有限元方法對該模型進(jìn)行了求解，最后模擬結(jié)果表明：(1)煤層上部C02的飽和度容易趨向飽和，而下部則不易達(dá)到。(2)煤層在靠近邊界部分的壓力有不同程度的減小，中間部分壓力相對較大，底部中間的部分壓力尤其偏大，和其他部分相比有明顯的差異。(3)C02在煤層中的溶解濃度底部相對較大，井段周圍相對較小，其他地方基本均衡。(4)煤層中C0：的吸附