二氧化碳地质储存数值模拟中边界的影响分析和范围确定

在“无限大”深部咸水层的二氧化碳(CO2)地质储存数值模拟中，往往需要人为给定一个边界。边界范围大小和类型选取直接影响模拟结果，进而导致储存潜力评价误差。笔者基于典型深部咸水层的二维径向模型，采用TOUGH2-MP软件进行数值模拟，分析了不同边界范围和类型对深部咸水层中注入CO2后压力和CO2饱和度分布、最大压力和CO2运移距离及储存形式和储存效率的影响。为了说明边界的确定与深部咸水层参数有关，还进行了渗透率、孔隙度、压缩系数、温度、盐度和边界类型的敏感性分析。结果表明在隔水边界类型下，边界范围越大，压力增量和CO2饱和度越被“平均化”，从而最大压力增量越小，CO2饱和度分布形状越扁平，最大运移距离越大。但储存形式受边界影响不大，体积储存效率在“无限大”深部含水层中被高估。随着边界范围的扩大，边界引起的差异逐渐变小。另外，基于单相流和多相流解析解理论，得到了在已知注入速率下边界范围大小的简单近似确定方法。该方法考虑CO2的最大运移距离和水相的影响边界两个方面，适用于“无限大”深部咸水层单井或多井注入的边界确定。