CO2地质封存对地下水系统影响机理和潜在应用研究

水文地质学问题是CO2地质封存必须考虑的地质科学基本问题之一。二氧化碳在盐水含水层中的地质封存涉及到非常复杂的多相流动和多组分运移过程。本研究注重研究CO2地质封存对地下水系统的影响机理，开发并利用耦合多相流体、热传播、化学反应以及机械变形等过程的数值模拟程序进行多方案模拟压力的积聚、CO2羽的分布、对咸水的驱替、化学反应运移过程、CO2逃逸如何影响浅部地下水系统等等方面的研究，其成果可用于评估CO2在深部咸水含水层的安全性和对浅部环境的影响，回答人们对于大规模CO2地质封存产生对地下水资源及其脆弱性影响的问题。该成果对实现我国温室气体减排计划具有重要的现实意义。

二氧化碳地质封存对地下水系统的影响是一个有关封存安全性及对环境影响的重要问题。二氧化碳在盐水含水层中的地质封存涉及到非常复杂的多相流动和多组分运移过程。本研究注重研究了CO2地质封存对地下水系统的影响机理，开发并利用耦合多相流体、热传播、和机械变形等过程的数值模拟程序进行多方案模拟压力的积聚、CO2羽的分布和扩散、对咸水的驱替、化学反应运移过程、CO2逃逸如何影响浅部地下水系统，压力的积聚可能导致的地面抬升等，提出了闭合系统和开放系统的二氧化碳封存量的估算方法，对提高注入率的技术方案进行了详细研究，研究复杂地质条件下CCS实际工程的模拟方法，开发了包括井边界条件的处理、钻孔与储层耦合等模拟技术方案。结合我国第一个全流程的二氧化碳地质封存示范项目—神华鄂尔多斯年10万吨CCS项目开展研究，结合前期的成果针对该项目的一些实际问题进行研究，为该项目提出了诸多的建议，包括注入压力，监测方案设计等。另外，我们也利用台湾台西盆地的地质数据，对该场地开展二氧化碳封存的可行性进行全面评价，取得良好成果。本研究成果可用于评估二氧化碳地质封存场地的适宜性，评估CO2在深部咸水含水层的安全性和对浅部环境的影响，回答人们对于大规模CO2 地质封存产生对地下水资源及其脆弱性影响的问题。本研究得到国家自然科学基金的面上项目的资助，于2011年初开始立项，研究期限为三年。顺利完成了计划书所确定的研究内容，撰写相关论文14篇,其中SCI文章3篇，EI文章5篇，完成了TOUGH2软件与力学耦合的软件开发。