深层咸水层CO2封存：基于集成建模工作流的岩土力学风险评估
地球物理
2024-07-09 v2 流体动力学
摘要
采用流体力学-岩土力学耦合建模方法，研究了CO2注入被构造断层穿过的咸水层的过程。该模拟方法基于通过内部API（即模拟器间数据传输算法）耦合MUFITS储层模拟器和FLAC3D力学模拟器。MUFITS模拟CO2和盐水在岩层中的非等温多相流，并考虑相变和热效应。建模工作流是顺序进行的，即先在一定时间间隔内进行流体动力学模拟，然后将压力、温度和密度分布传递给FLAC3D，由其计算平衡力学状态。计算得到的变形和应力用于更新后续流体动力学建模所需的孔隙度和渗透率场。我们特别关注构造断层及其在CO2注入过程中的行为。我们区分了断层内部的损伤带和核心区，并解析推导了其渗透率变化的闭合关系。所开发的耦合方法被应用于模拟CO2注入合成和实际储层模型。对于前者，我们研究了地层深度和初始力学状态下构造应力的存在的影响；而对于后者，我们考虑了不同的注入模式（井底压力）。在每个数值实验中，我们描述了由于沿断层面滑动和塑性变形的发展导致断层渗透率演化，进而导致储层完整性丧失和CO2泄漏的过程。对耦合模型进行了敏感性分析，以评估输入参数的实际值对断层稳定性的影响。
引用
@article{arxiv.2301.04931,
title = {CO2 storage in deep saline aquifers: evaluation of geomechanical risks using integrated modeling workflow},
author = {Evgenii Kanin and Igor Garagash and Sergei Boronin and Svetlana Zhigulskiy and Artem Penigin and Andrey Afanasyev and Dmitry Garagash and Andrei Osiptsov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.04931},
year = {2024}
}