封存CO2裹挟污染物迁移的多前沿跟踪与污染物运移机理

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
21176198
项目类别：
面上项目
资助金额：
60.0万
负责人：
刘永忠
依托单位：
西安交通大学
学科分类：
B0802.传递过程
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
李峰；沈人杰；王乐；杨勇；于博；华晓文；闫哲；张甲六；
关键词：
二氧化碳污染物运移机理多孔介质前沿跟踪

项目摘要

本项目以地下封存CO2泄漏过程中CO2和污染物迁移过程为研究对象，基于多孔介质中多组分－多相流流体动力学、超临界流体热力学和溶质运移动力学等基础理论，针对超临界CO2在地下存贮环境中泄漏迁移的多组分－多相流体流动系统，构建多孔介质中CO2裹挟污染物迁移的动力学模型，通过数学模拟和模化机理实验相结合的方法，建立多孔介质中CO2经历超临界－近临界－非超临界状态转变时，CO2和污染物迁移过程的多前沿跟踪方法；系统研究封存CO2泄漏迁移中CO2和污染物迁移过程中多组分－多相流体流动、超临界CO2相态变化、多孔介质孔隙特性演变、污染物迁移等过程的复杂耦合作用机制，揭示封存CO2泄漏过程中超临界CO2和污染物与地下存贮环境的耦合作用机理，阐释CO2和污染物的迁移行为和分布规律，为地下封存CO2泄漏迁移过程所导致CO2和污染物迁移过程的风险分析、预测、评估、控制和管理等提供基础理论依据和定量分析方法。

结项摘要

本项目以地下封存CO2泄漏过程中CO2和污染物迁移过程为研究对象，针对CO2地下封存与泄漏迁移的多组分－多相流动系统，在封存CO2驱替过程的界面动力学特性、超临界CO2流动相变过程与多孔介质的耦合作用机制和封存CO2裹挟污染物的迁移过程机理等三方面展开研究工作。. 在封存CO2驱替过程的界面动力学特性方面，本项目构建了两相驱替流动过程近似解，用于分析盐水层中封存CO2运移特性和预测CO2到达泄漏通道的时间；针对CO2-盐水-油相体系中可挥发性污染物进入CO2相的界面传质过程，提出了可挥发性污染物传质系数的估算方法；构建了传质速率模型描述酸性气体与盐水的相互溶解过程模型，研究了注入过程中酸性气体溶解特性以及H2S和CO2的多前沿分布特性。. 在超临界CO2流动相变过程与多孔介质的耦合作用机制方面，本项目研究了CO2注入盐水层中注井口附近的盐析现象，探究了盐析出和孔隙率变化与CO2-盐水驱替过程特性的关联关系；建立了CO2泄漏过程非等温流动与传热模型，研究了CO2泄漏过程中Joule-Thomson效应，为降低CO2泄漏风险提供基础分析模型；针对不同深度和孔隙特性的盐水层，研究了CO2水合物的生成过程及特性，阐明了CO2水合物与盐水层中CO2-盐水驱替过程的耦合作用。. 在封存CO2裹挟污染物的迁移过程机理研究方面，研究了盐水层中酸性气体（H2S和CO2）迁移的界面特性，并评估了恒质量流率注入和恒体积流率注入2种方式下酸性气体在盐水层中封存效率的计算方法；构建了超临界CO2注入盐水和油饱和的地质储层中引起的可挥发性污染物迁移模型，研究封存CO2裹挟地下污染物的迁移过程，研究了多相驱替过程中污染物释放/溶解/迁移特性；构建了泄漏过程中CO2裹挟有机污染物的迁移模型，考虑了CO2由超临界态-液态-气态的相变过程，阐明了CO2相中有机污染物溶解特性和有机物随着CO2相的迁移、析出和沉积过程机理，为CO2泄漏检测和风险评估提供了定量分析工具。. 上述研究成果揭示了封存CO2泄漏过程中超临界CO2和污染物与地下存贮环境的耦合作用机理，阐释了CO2和污染物的迁移行为和分布规律，为地下封存CO2泄漏迁移过程所导致的污染物迁移过程及风险分析、预测和评估等提供基础理论依据和定量分析方法。