作者及单位（中文）：
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Ji Ho Lee（李智浩）：韩国汉阳大学，地球资源与环境工程系
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Jinhyung Cho（赵真亨）：韩国汉阳大学，地球资源与环境工程系
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Kun Sang Lee（李建相）：韩国汉阳大学，地球资源与环境工程系（通讯作者）
摘要：
在页岩气藏中，高压条件下CH₄和CO₂具有有限的水溶性，它们在水中的溶解会影响原始天然气储量的确定以及CO₂封存能力。此外，CO₂的溶解会降低地层水的pH值，从而在富含碳酸盐的页岩气藏中可能发生地球化学反应。本研究通过综合数值模拟，量化了水溶性和地球化学对页岩气藏CO₂吞吐过程中采气性能的影响。考虑CH₄的水溶性可增加初始天然气储量和天然气产量。考虑CO₂的水溶性则可通过溶解度捕获机制额外封存CO₂。考虑地球化学反应时，CO₂吞吐过程会导致碳酸盐矿物溶解，增加孔隙度，从而改善气体流动和提高采收率。引入地球化学模型还预测了较小的CO₂封存容量。因此，本研究建议在页岩气藏CO₂吞吐过程中，考虑水溶性和地球化学反应，以准确预测天然气采收率和CO₂封存能力。
CMG软件应用情况：
本文使用 CMG GEM™ 模拟器（CMG公司开发的组分模拟器）进行数值模拟。研究中，GEM用于模拟页岩气藏中多相多组分流动，并耦合了CH₄和CO₂在水中的溶解度模型以及地球化学反应模型。模拟考虑了Langmuir竞争吸附、CO₂和CH₄的亨利定律溶解、矿物溶解/沉淀反应及其对孔隙度和渗透率的影响。研究基于Eagle Ford页岩气藏数据，模拟了CO₂吞吐过程，分析了水溶性和地球化学对天然气采收率和CO₂封存的影响。
结论：
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页岩气藏原始天然气储量中，若不考虑CH₄的水溶性，会低估原始储量的1.9%和天然气采收率的1.3%。由于溶解于水中的CH₄在天然衰竭和CO₂吞吐过程中均可被采出，准确预测天然气采收率需考虑CH₄的水溶性。
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考虑CO₂的水溶性对CH₄采收率无影响，但可通过溶解度捕获机制额外封存约6.1%的注入CO₂。在CO₂吞吐过程中，准确预测CO₂封存应考虑地质捕获、吸附捕获和溶解度捕获三种形式。
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在富碳酸盐页岩气藏中，引入地球化学反应后，CO₂溶解导致地层水pH降低，进而引发碳酸盐矿物溶解，使孔隙度和渗透率轻微增加，从而提高CH₄采收率约2.6%。因此，在富碳酸盐页岩气藏的CO₂吞吐模拟中，必须考虑地球化学效应以获得准确的生产预测。