本研究采用多组分多相流模拟器（CMG软件）对”FluidFlower”基准实验（案例11A）进行了数值模拟验证与敏感性分析。研究聚焦于CO₂在地质封存过程中的溶解机制、扩散-弥散反应输运过程以及动态粘度相关性对指进现象形成的影响。通过Harvey溶解度模型与修正Pedersen相关性组合，模拟结果与实验数据吻合良好，揭示了不同参数对CO₂羽流分布的定量影响：溶解度模型选择可导致预测结果被高估35%或低估47%，而扩散常数增加会促进指进形成，弥散常数增加则起到混合平滑作用。

CMG软件应用情况

研究采用CMG（Computer Modelling Group）软件中的多相组分模拟模块，具体应用包括：

  1. 方程求解​​：采用有限差分法求解质量守恒方程、Peng-Robinson状态方程和Brooks-Corey相对渗透率模型
  2. 关键模型​​：
    • •溶解度计算：集成Harvey模型与Li-Nghiem修正模型
    • •粘度计算：采用Pedersen修正关联式与Jossie-Stiel-Thodos方法
  3. ​​网格系统​​：建立2.5D笛卡尔网格模拟北海典型储层结构
  4. 参数敏感性​​：通过CMG的敏感性分析模块量化评估了扩散系数(Dw)和弥散系数(E)对指进形成的影响

主要结论

  1. 模型选择敏感性​​：CCUS项目中溶解度模型的选择至关重要，不同模型可能导致预测结果出现35%高估或47%低估
  2. 最优模型组合​​：Harvey溶解度模型与修正Pedersen相关性组合的预测结果与实验数据最为接近
  3. 输运机制影响​​：
    • •水中CO₂扩散常数增加会促进指进形成
    • •弥散常数增加主要起混合作用，会平滑浓度梯度并延迟指进形成
  4. 工业应用价值​​：研究结果为北海类似储层的CO₂封存方案设计提供了关键参数选择依据

作者单位

巴西里约热内卢天主教大学Tecgraf技术科学软件开发研究所

7-2025 ccus

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