【摘要】：工業(yè)革命以來,二氧化碳(CO_2)的大量排放導(dǎo)致一系列環(huán)境問題。雖然各國都在積極探索綠色可替代能源,但短時期內(nèi)以化石燃料為主的能源結(jié)構(gòu)不會改變。CO_2地質(zhì)儲存作為有效減少碳排放的方式之一,受到國際社會的廣泛認(rèn)可,其中深部咸水層以獨特優(yōu)勢被視為最具潛力的儲存場地。在規(guī)�；疌O_2儲存過程中,儲層壓力場的變化和CO_2在儲層中的擴散可能影響儲層上部的淺層地下水動力場和水質(zhì)安全。而且,儲存場地周圍的大量采油廢棄井會成為CO_2的泄漏通道,引起CO_2泄漏等嚴(yán)重環(huán)境與安全問題。因此,研究規(guī)�；疌O_2注入對儲層的影響以及CO_2沿廢棄井泄漏特征的影響,對CO_2儲存安全和環(huán)境影響具有重要意義。本文依托準(zhǔn)噶爾盆地CO_2強化咸水開采技術(shù)示范場地,以白堊系東溝組目標(biāo)儲層為研究對象,在地質(zhì)、水文地質(zhì)和多相滲流等理論指導(dǎo)下,通過野外調(diào)查和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究手段,采用TOUGH2/ECO_2N數(shù)值模擬軟件,探究了數(shù)值模型邊界條件設(shè)置的依據(jù),系統(tǒng)分析了規(guī)�；疌O_2注入條件下的儲層壓力場演化和CO_2運移分布特征,以及對周邊水源地淺層地下水安全的影響;綜合分析了CO_2泄漏井與注入井之間距離對儲蓋層系統(tǒng)壓力場演化、CO_2空間分布和泄漏特征的影響。取得的主要成果如下:(1)通過徑向二維模型的數(shù)值模擬,探究了單井CO_2注入條件下儲層壓力場演化和CO_2運移分布特征。在10年定壓注入過程中,距離注入井越遠(yuǎn),儲層壓力增量越小,最遠(yuǎn)影響距離可達(dá)50 km。在100年模擬時間內(nèi),CO_2最大運移距離僅約1300 m。結(jié)合試驗場地的地質(zhì)條件,將三維模型中注入井與模型邊界的距離確定為30 km,注入井間距設(shè)置為2 km。該結(jié)果不僅為多井方式CO_2注入和CO_2沿廢棄井泄露的數(shù)值模型邊界范圍設(shè)置提供了科學(xué)依據(jù),也為同類數(shù)值模擬的邊界條件設(shè)置提供了方法參考。(2)建立了場地CO_2規(guī)�；⑷氲娜S數(shù)值模型,分析了在不同數(shù)量注入井條件下,規(guī)�；疌O_2注入對儲層壓力場演化和儲層中CO_2運移分布特征的影響。在10年CO_2定壓注入過程中,注入井?dāng)?shù)量越多,儲層壓力增量越大;停止CO_2注入后,儲層壓力在10年左右時間中基本恢復(fù)至初始儲層壓力水平,壓力恢復(fù)時間與注入井?dāng)?shù)量相關(guān)性較弱。在100年模擬時間中,注入井?dāng)?shù)量對CO_2最大運移距離沒有顯著影響,均約為1600 m;但在多井條件下,井間高壓區(qū)造成井間壓力差減小,導(dǎo)致CO_2井間運移距離相比外側(cè)大幅減小20%-40%。(3)明確了多井條件下CO_2規(guī)�；⑷雽ρ芯繀^(qū)周邊地下水系統(tǒng)和已有地下水水源地用水安全的影響。基于CO_2規(guī)�；⑷雽訅毫鲅莼蛢又蠧O_2運移分布的影響,同時考慮到各水源地與注入井的距離,以及CO_2儲層與水源地地下水開采層位間的地層間隔,分析認(rèn)為在現(xiàn)有模擬設(shè)計條件下,10年期內(nèi)最多注入798萬噸CO_2時,規(guī)�；疌O_2注入不會對研究區(qū)周邊已有地下水水源地的用水安全造成影響。(4)建立了泄漏井與注入井不同距離條件下的三維數(shù)值模型,系統(tǒng)分析了注入井與泄漏井之間距離對儲蓋層壓力場演化、CO_2空間運移分布、CO_2泄漏特征的影響。泄漏井距注入井越近,CO_2泄漏量越大,本次研究中的最高CO_2泄漏量比例可達(dá)12%,但兩者相距1000米時的泄漏比例僅有0.1%。泄漏井與注入井距離的減小,可以明顯提高CO_2注入速率和注入量,注入量最多可提高近6%。研究結(jié)果可為工程場地內(nèi)的廢棄井調(diào)查與風(fēng)險評價,以及工程安全性評價提供科學(xué)依據(jù)。
【圖文】：

獻(xiàn)率約為 65%[1-3]。由于人類活動的影響，全球大氣 CO2濃度不斷升高關(guān)站年平均 CO2濃度達(dá) 404.4 0.9ppm[4]（圖 1.1.1）。隨著全球平均氣圖 1.1.2），，全球氣候變暖，大氣溫室效應(yīng)不斷加劇，導(dǎo)致氣溫增高、極端天氣等一系列全球性環(huán)境問題[6]。

21850-2017年全球表面年平均溫度距平[6]
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE357.7

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本文編號：2708834