封存CO2的泄漏过程预测与泄漏速率的影响因素特性

地下封存CO2泄漏的评估方法和风险控制是碳捕集和封存(CCS)技术亟待解决的核心问题。为了揭示封存CO2泄漏过程的影响因素及其特性,本文建立两相流驱替过程数学模型描述封存CO2的泄漏过程,采用COMSOL Multiphysics 3.5a软件进行数值模拟。通过对基准问题及其解的拓展,分别对注入井与泄漏通道之间距离、泄漏通道半径、泄漏通道渗透率、CO2注入速率和CO2注入深度等因素对封存CO2泄漏过程的影响特性进行研究,通过过程模拟和数据分析得到了影响因素的定量函数关系。研究表明:封存CO2的渐近泄漏速率与注入井与泄漏通道之间距离倒数呈对数线性关系,与泄漏通道半径呈抛物线型关系,与注入速率呈线性关系;泄漏通道的绝对渗透率是CO2泄漏速率控制的关键因素,而CO2注入深度的增加并不能有效地降低CO2泄漏速率。本文的计算模型和数值模拟结果不仅揭示了地下封存CO2泄漏过程的影响因素与泄漏速率之间的定量关联规律,还可为地下封存CO2的封存地点选择、泄漏速率估计和泄漏风险评估提供工程分析方法和计算工具。