废弃油层封存CO 2 的渗流—应力—损伤耦合机理及对CO 2 埋存安全性的影响

发布时间：2024-05-30 06:30

　　目前,由气候变化引发的自然灾害频发,造成了大量的人员伤亡和财产损失。C02等温室气体的大量排放被认为是导致气候变化的主要原因,因此,如何减少CO2的排放已成为人们关注的焦点。将原本排放至大气中的CO2捕集收集,进行处理后埋存于深部地层中是一种能够有效减少CO2排放的方法,即CCS技术(Carbon Capture and Storage),目前已得到广泛应用,而C02从深部地质构造中泄露问题是能否实现C02安全有效封存的关键。废弃油层被认为是适合实施CO2封存的地质构造之一。CO2注入后会增大储层内岩体中的流体压力从而引起岩石产生体积应变’,其宏观表象为岩石发生膨胀变形、储层地表抬升。当体积变形超过一定的范围,会导致岩石发生损伤破裂,使储层中原有的密封构造遭到破坏,产生高渗通道并最终导致CO2发生泄露,影响封存的安全性。本文以吴起油沟油田长4+5’区块为目标储层,采用室内试验、理论分析和数值模拟的方法,从渗流-应力-损伤耦合理论出发,建立考虑储层岩体损伤的数学模型,通过数值模拟,对目标储层封存C02封存过程中的地质力学响应进行了预测,并对影响封存安全性的主要因素进行了敏感性分析。最后,...

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景、目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 CO₂地质埋存方式及特点
        1.2.2 CO₂地质封存的研究现状及发展动态
        1.2.3 存在的问题和不足
    1.3 本文的研究内容及技术路线
    1.4 主要创新点
第2章 CO₂封存地质体力学特性及演化的实验研究
    2.1 引言
    2.2 储层/盖层岩石动静态力学特性的实验研究
        2.2.1 实验原理及实验方案
        2.2.2 实验结果及分析
    2.3 CO₂封存对地层孔渗特性影响的实验研究
        2.3.1 实验原理及实验方案
        2.3.2 实验结果及分析
    2.4 本章小结
第3章 废弃油层封存CO₂中渗流-应力-损伤耦合数学模型
    3.1 引言
    3.2 渗流-应力-损伤耦合作用机理
    3.3 渗流-应力-损伤耦合控制方程
        3.3.1 应力场方程
        3.3.2 渗流场方程
        3.3.3 固相介质的力学损伤方程
        3.3.4 化学场及损伤演化方程
    3.4 渗流-应力-损伤耦合关系
    3.5 本章小结
第4章 渗流-应力-损伤耦合模拟软件系统集成
    4.1 引言
    4.2 软件的整体架构与运行模式
        4.2.1 软件整体架构
        4.2.2 Petrel接口的实现
        4.2.3 Eclipse接口的实现
    4.3 CO₂地质封存HMD模拟系统用户界面
    4.4 本章小结
第5章 废弃油气层封存CO₂模拟及影响因素分析
    5.1 引言
    5.2 数值模型的建立
    5.3 模拟结果及分析
        5.3.1 注入CO₂后储层应力-应变变化规律
        5.3.2 注入CO₂后储层物性参数的变化规律
    5.4 储层非均质性对油藏封存CO₂的影响
    5.5 井型对油藏封存CO₂的影响
    5.6 本章小结
第6章 长4+5¹区块CO₂地质封存稳定性研究
    6.1 引言
    6.2 油藏地质特征及开发现状
        6.2.1 地质背景
        6.2.2 研究区域储层特征
        6.2.3 储层岩石及流体特征
        6.2.4 研究区勘探开发现状
    6.3 地质模型概况
    6.4 模拟结果
    6.5 参数敏感性分析
        6.5.1 边界类型的影响
        6.5.2 注气量的影响
        6.5.3 水平井的影响
    6.6 本章小结
第7章 CO₂与地层水相互作用模拟研究
    7.1 引言
    7.2 CO₂与地层水及储层岩石的相互作用机理
    7.3 CO₂与地层水之间相互作用的数值模拟研究
    7.4 模拟结果分析
    7.5 本章小结
第8章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
致谢
参考文献
附录
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果



本文编号：3984685