《封存CO2裹挾污染物遷移的多前沿跟蹤與污染物運移機理》是依託西安交通大學，由劉永忠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：封存CO2裹挾污染物遷移的多前沿跟蹤與污染物運移機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉永忠
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目以地下封存CO2泄漏過程中CO2和污染物遷移過程為研究對象，基於多孔介質中多組分－多相流流體動力學、超臨界流體熱力學和溶質運移動力學等基礎理論，針對超臨界CO2在地下存貯環境中泄漏遷移的多組分－多相流體流動系統，構建多孔介質中CO2裹挾污染物遷移的動力學模型，通過數學模擬和模化機理實驗相結合的方法，建立多孔介質中CO2經歷超臨界－近臨界－非超臨界狀態轉變時，CO2和污染物遷移過程的多前沿跟蹤方法；系統研究封存CO2泄漏遷移中CO2和污染物遷移過程中多組分－多相流體流動、超臨界CO2相態變化、多孔介質孔隙特性演變、污染物遷移等過程的複雜耦合作用機制，揭示封存CO2泄漏過程中超臨界CO2和污染物與地下存貯環境的耦合作用機理，闡釋CO2和污染物的遷移行為和分布規律，為地下封存CO2泄漏遷移過程所導致CO2和污染物遷移過程的風險分析、預測、評估、控制和管理等提供基礎理論依據和定量分析方法。
結題摘要
本項目以地下封存CO2泄漏過程中CO2和污染物遷移過程為研究對象，針對CO2地下封存與泄漏遷移的多組分－多相流動系統，在封存CO2驅替過程的界面動力學特性、超臨界CO2流動相變過程與多孔介質的耦合作用機制和封存CO2裹挾污染物的遷移過程機理等三方面展開研究工作。在封存CO2驅替過程的界面動力學特性方面，本項目構建了兩相驅替流動過程近似解，用於分析鹽水層中封存CO2運移特性和預測CO2到達泄漏通道的時間；針對CO2-鹽水-油相體系中可揮發性污染物進入CO2相的界面傳質過程，提出了可揮發性污染物傳質係數的估算方法；構建了傳質速率模型描述酸性氣體與鹽水的相互溶解過程模型，研究了注入過程中酸性氣體溶解特性以及H2S和CO2的多前沿分布特性。在超臨界CO2流動相變過程與多孔介質的耦合作用機制方面，本項目研究了CO2注入鹽水層中注井口附近的鹽析現象，探究了鹽析出和孔隙率變化與CO2-鹽水驅替過程特性的關聯關係；建立了CO2泄漏過程非等溫流動與傳熱模型，研究了CO2泄漏過程中Joule-Thomson效應，為降低CO2泄漏風險提供基礎分析模型；針對不同深度和孔隙特性的鹽水層，研究了CO2水合物的生成過程及特性，闡明了CO2水合物與鹽水層中CO2-鹽水驅替過程的耦合作用。在封存CO2裹挾污染物的遷移過程機理研究方面，研究了鹽水層中酸性氣體（H2S和CO2）遷移的界面特性，並評估了恆質量流率注入和恆體積流率注入2種方式下酸性氣體在鹽水層中封存效率的計算方法；構建了超臨界CO2注入鹽水和油飽和的地質儲層中引起的可揮發性污染物遷移模型，研究封存CO2裹挾地下污染物的遷移過程，研究了多相驅替過程中污染物釋放/溶解/遷移特性；構建了泄漏過程中CO2裹挾有機污染物的遷移模型，考慮了CO2由超臨界態-液態-氣態的相變過程，闡明了CO2相中有機污染物溶解特性和有機物隨著CO2相的遷移、析出和沉積過程機理，為CO2泄漏檢測和風險評估提供了定量分析工具。上述研究成果揭示了封存CO2泄漏過程中超臨界CO2和污染物與地下存貯環境的耦合作用機理，闡釋了CO2和污染物的遷移行為和分布規律，為地下封存CO2泄漏遷移過程所導致的污染物遷移過程及風險分析、預測和評估等提供基礎理論依據和定量分析方法。
