本研究旨在评估相对渗透率滞后和毛管力对砂岩含水层中CO2长期封存的影响。研究范围包括评估CO2捕集机制的演变，包括溶解、残余捕集、矿化及其随时间的变化。我们采用基于假设的硅质储层的细尺度数值模型，模拟了包括十年主动注入和监测阶段在内的1000年。分析了相对渗透率滞后和毛管力对CO2捕集的影响。结果揭示了毛管力是显著增加所需捕集机制（如残余、溶解和矿化）的最重要参数。在包含毛管压力的模拟中，1000年结束时，可移动相中的CO2比例可以忽略不计。然而，当模型中仅包含相对渗透率滞后时，几乎有50%的注入CO2仍处于可移动相。从长期来看，溶解捕集成为最主要的捕集机制，矿化对封存的CO2贡献比例较小。研究量化了相对渗透率滞后和毛管力对不同捕集机制的影响，强调了它们在预测CO2行为中的重要性。本研究提供了CO2储存行为的关键方面，以及相对渗透率滞后和毛管力等关键因素的影响。研究结果突出了CO2捕集机制在延长时间框架内的复杂性，并展示了这些因素在优化碳捕集和储存策略中的重要性。这项研究提供了新信息，可以帮助地质科学家提高CO2储存预测的准确性和地质碳封存的安全性。
CMG软件应用情况
在本研究中，使用了CMG-GEM v. 2023.20组成的数值储层模拟器来构建深咸水层中CO2储存的二维模型。该模拟器解决了封闭系统中的基本质量和动量传输问题。使用Peng和Robinson方程（PR-EOS）计算气体密度，使用Rowe和Chou以及Kestin等人的相关性分别计算水相的密度和粘度。通过气相和水相组分的逸度相等来模拟气相和水相的热力学平衡。使用PR-EOS计算气相中组分的逸度。使用亨利定律计算水相中可溶组分的逸度。亨利常数（HiHi）是压力、温度和盐度的函数。使用Harvey相关性模拟亨利定律常数随储层压力和温度的变化。使用菲克第二定律模拟CO2在盐水中的分子扩散。
作者单位
德克萨斯大学泰勒分校化学工程系
4012176