煤田地质与勘探

作者：淡文栋, 李铱, 王福刚, 胡智凯, 刁玉杰, 马鑫, 刘廷,

关键词：CO₂相态, 突破压力, 黏滞力, CO₂地质封存, 咸水层,

目的 CO2突破压力作为表征咸水层盖层封闭性能的核心参数，对于保障CO2地质封存工程的安全性与封存潜力评估具有重要的科学意义与应用价值。然而，目前针对不同相态(超临界态、液态、气态)CO2赋存条件下突破压力的变化规律与作用机制仍缺乏系统研究，尚未形成具有普适性的可靠结论。方法选取天然低渗透非饱和砂岩岩心为实验对象，采用逐步法，开展不同CO2相态条件下13组突破压力实验，深入探究不同相态条件下CO2突破压力的变化规律。结果和结论结果表明，CO2相态与突破压力之间没有直接的大小关系。在本次实验条件下，任一相态过渡点的CO2突破压力均大于单一相态条件下的CO2突破压力。在单一CO2相态条件下，CO2突破压力随着压力的增大而减小，且两者呈现出指数函数关系。压力对超临界态CO2的突破压力影响程度最大，对气态CO2的突破压力影响程度最小。压力对CO2突破压力的影响是由CO2-水系统界面张力、CO2-水−岩石系统润湿性(接触角)、密度差、两相黏度比协同作用引起的。敏感性分析结果表明，黏度比是CO2突破压力的显著影响因素，贡献比例达39.9%。通过对lg Ca-lg M驱替稳定性相图进行分析，进一步确定了黏滞力是影响本研究实验结果的主导因素。结合具体盆地地层压力数据及工程场地应用实际，认为本研究实验条件与工程实际相符。研究结果对准确评估咸水层CO2地质封存量和指导目标选址等方面有重要参考价值。

来源：2025年第10期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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