二氧化碳地质封存过程中,关注的焦点有注入能力、封存能力、监测手段、流体动力学和风险性等。在工程实施前,进行相关的数值模拟研究非常关键,尤其在风险性和封存能力方面。

风险性研究主要是通过地质力学手段评价盖层完整性、热诱导裂缝以及断层稳定和密封性等。应用GEM和ECL-ABAQUS软件进行地质力学研究,对比了地层沉降模拟结果;在热诱导裂缝方面,分别采用了GEM和COMSOL软件进行环向应力计算和裂缝发生可能性研究。

封存能力研究主要是通过地球化学方法评价二氧化碳-地层水-岩石相互作用、存储能力、注入损失以及中长期封存等。应用GEM和PHREEQC-3软件分别进行了地球化学模拟研究,并对比钠长石、微斜长石、白云石等矿物质沉积量参数。

应用结果表明:

•PUNQ-S3标准模型中,GEM模拟与ABAQUS&解析模型(线弹性)结果整体符合

•建立完整的GEM热流固耦合模型,其结果与COMSOL & Perkins线弹性分析模型一致

•GEM具有模拟CO2-地层水-岩石相互作用的能力,且与PHREEQC结果一致

•GEM具备完善的热化学数据库,可灵活控制矿物质之间的反应

•成功创建二维多层径向GEM地球化学反应模型,用于实际项目研究

CMG的GEM组分模拟器在集成了渗流力学、地质力学及地球化学功能,在一个软件中即可实现热-流-固-化的综合模拟。作为商业化的组分模拟器,GEM具有其他软件(COMSOL等)不具备的功能,可用于矿场规模二氧化碳地质封存模拟研究。

除此之外,CMG正在加码碳中和数值模拟技术研发。即将发布的2021版,新增Fault Reactivation(断层活化)功能,可有效地用于断层的稳定性和完整性模拟。阅读更多

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