煤田地质与勘探

作者：朱世良, 邵丽伟, 周效志, 曹煜彤, 张琨, 王建东,

关键词：CO₂地质封存, 顶板, 裂缝, 导流能力, 渗透率,

煤基CO2地质封存是温室气体减排的重要方式，但也存在地下CO2泄露的安全风险。为了评估煤基CO2地质封存的安全性，采集沁水盆地南部胡底矿3号煤顶板泥质粉砂岩样品，模拟实验研究“CO2-H2O-岩”反应中柱状试样人工裂缝形貌、全岩矿物组成与CO2导流能力变化。结果表明：方解石脉溶蚀、次生矿物充填与外部有效应力共同影响试样裂缝导流能力。原始渗透率为0.016×10–3μm2的低渗试样，方解石脉溶蚀导致实验前期渗透率升高；随着反应进行，有效应力主导下裂缝闭合，渗透率呈“先升后降”变化趋势；原始渗透率为3.785×10–3μm2的高渗试样，H2CO3不断溶蚀裂缝壁面长石等矿物，并产生高岭石等次生矿物混合充填于裂缝中，使渗透率持续降低。煤基CO2地质封存过程中，较高的注入压力导致顶板产生人工裂缝；CO2注入施工结束后，次生矿物充填及有效应力增大使裂缝导流能力快速下降，因此，煤中封存CO2沿顶板裂缝长期泄露的风险较低。

来源：2021年第3期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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