流线法模拟COlt;,2gt;埋存--相对渗透率滞后效应

CO2地质埋存技术作为一项可行的减少温室气体排放，缓解全球变暖的方法，其研究受到越来越多的关注。CO2在进入地下储层之后运移规律十分复杂，在初期受到井底高压驱动，同时由于密度差影响，受到重力作用向上方运移，直到抵达低渗透的盖层岩石。同时CO2在高温高压下的易于溶于水，并且可能发生与水的互溶，水相中的CO2能改变水的pH值，并且和岩石发生化学反应。而由于毛管力的作用，非润湿的CO2在经过驱替原始空隙中的水又被水分反驱之后，有一部分将作为残余态而被固定住。这种多物理过程和化学过程的耦合作用给数值模拟提出十分巨大的挑战。<br> 残余态CO2固定机制发生于注入过程初期的较短时间内，首先CO2驱替了地层中的原始水分，当停注之后，或者采用CO2-水交替注入的方式，水将重新驱替CO2，从而一部分的CO2将以残余态的形式存在于岩石的孔隙中。这部分的CO2能够被封存很长时间，并随着时间演进，逐渐溶解到地层水当中。而CO2和水交替占据孔隙的过程所经历的相对渗透率曲线是不一样的，造成了相对渗透率滞后效应。模拟和预测有多少CO2能以此机制被封存和何种注入策略之下能够使封存效率最大化有关键的研究意义。<br> 在模拟地下流动过程中，一般都采用有限差分法来解渗流的控制方程。近些年来发展的流线法则采用了把三维的耦合饱和度方程投影到一维的流线上求解的方式，从而计算量大为节省，求解速率上获得巨大优势，尤其是处理CO2埋存建模过程中的大数据量时尤为显示出优势。流线法作为有限差分法的很好补充工具，可应用于CO2注入的初期流动模拟。然而由于受到流线解法要求的限制，CO2运移过程中的多物理和化学过程很难完全用流线法考虑，如溶解和扩散过程。然而相对渗透率滞后效应对流动运移的影响能够很好地用流线法考虑。<br> 本文在结合流线法的优势上，考虑了CO2埋存过程中的饱和历史影响造成的相对渗透率滞后效应，并通过案例研究，考察了残余态固定的机制在封存CO2上的效率。