《多孔介質內孔隙尺度CO2-水兩相流動特性與捕獲機理研究》是依託大連理工大學,由劉瑜擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多孔介質內孔隙尺度CO2-水兩相流動特性與捕獲機理研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉瑜
- 批准號：51576032
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
CO2鹹水層封存被認為是最有套用前景的溫室氣體減排技術之一，在地層內氣-水兩相驅替、吸滲過程的流動特性研究對於闡明CO2在鹹水層中的遷移與捕獲特性具有重要意義。本項目以CO2鹹水層封存為研究背景，重點研究孔隙尺度下氣-水兩相流動特性及CO2封存機理。開發基於微焦點X射線CT的岩心孔隙結構分析與氣-水兩相識別技術；分析岩心的孔隙尺寸、拓撲結構和迂曲度等孔隙結構特性，建立準確描述岩心孔隙結構的數字岩心模型；採用Berea岩心研究封存條件下CO2-鹹水兩相的驅替和吸滲過程，探析CO2在岩心孔隙內的羽流分布並定量獲得其飽和度，分析CO2在孔隙內不同的飽和模式特性；解明岩心孔隙結構、CO2飽和模式對相對滲透率、毛細管力等滲流參數的影響規律；基於最大球體模型和隨機漫步法改進孔隙網路提取算法，模擬不同孔隙結構多孔介質內氣-水兩相的驅替和吸滲過程，闡明孔隙尺度下氣-水兩相流動特性及CO2毛細管捕獲機理。
結題摘要
CO2捕集與封存(CCS)是具有很大潛力和套用前景的減排方案之一，成為減少溫室氣體排放研究中的焦點。我國的鹹水層封存總量占地質封存容量的98%以上，是最具有潛力的CO2 地質封存場所。地質封存技術最大的風險也是人們最關心的問題是CO2在封存中有可能會泄露到大氣中，產生背道而馳的後果。因此，研究CO2在鹹水層封存實施過程的驅替封存特性，掌握CO2-鹹水兩相在地層孔隙中的遷移和俘獲機制對於合理利用封存容量、確保封存安全以及提高CO2封存預測的準確性都具有十分重要的作用。本項目套用微焦點X射線CT掃描技術獲得高解析度岩石孔隙結構圖像，建立精確描述孔隙結構的孔隙網路模型；通過CT掃描獲得CO2封存驅替過程和鹹水吸滲過程岩心孔隙內的CO2飽和度、團簇尺寸分布等氣-水流動特性參數，在孔隙尺度上把握氣-水流動過程的微觀流動特性；精確測量氣-水流動過程的相對滲透率、毛細管力等氣-水流動特性參數，分析驅替和吸滲過程不同的CO2飽和模式對相對滲透率、毛細管力的影響，解明在兩個過程中巨觀參數存在的滯後現象產生的機理；改進孔隙網路提取方法，獲得描述孔隙結構的孔喉尺寸、迂曲度等參數，基於孔隙網路模型模擬孔隙內氣-水流動過程，在孔隙尺度上解析巨觀氣-水流動特性的回響機理。本項目自2016年以來按照項目計畫開展研究，主要包括以下方面：（1）CO2鹹水層封存多孔介質孔隙結構特性研究（2）CO2鹹水層封存岩石潤濕特性與氣水界面張力測量與分析（3）CO2鹹水層封存孔隙尺度氣水流動與俘獲機理可視化研究 （4）CO2鹹水層封存孔隙結構與潤濕性非均質性對飽和度分布影響研究（5）CO2鹹水層封存氣水滲流孔隙網路模型模擬研究在上述研究工作基礎上取得以下研究成果：（1）完善了CO2地質封存CT可視化實驗平台的改造，開發了描述岩心孔隙結構的數字岩心建模方法，完善了CO2–水驅替、吸入過程的可視化實驗技術。（2）改進了氣水兩相滲流的孔隙網路模型，獲得了CO2封存兩相滲流的相對滲透率、毛細管力等巨觀特性參數。（3）闡明了多孔介質孔隙結構內CO2毛細管俘獲的主要控制機制。（4）獲得教育部自然科學一等獎1項。發表SCI論文26篇，ISTP會議論文1篇，獲得發明專利授權4項，培養博士生、碩士生5人。
