表面润湿性如何改变CO$_2$注入咸水层过程中的盐沉淀与生长动力学：微流控分析
地球物理
2024-10-08 v1
摘要
注入的超临界CO2蒸发地层盐水引发的盐沉淀会在近井区域导致注入性和封闭性问题。预测沉淀盐的分布及其对近井区域性质的影响仍然具有挑战性。本研究通过模拟岩石结构多孔几何形状的亲水和疏水微流控芯片，研究了表面润湿性对CO2诱导的岩盐沉淀和生长的影响。进行了一系列高压盐水-CO2流动实验、直接显微观察和详细的图像处理，以探究基底润湿性如何影响盐沉淀。实验表明，润湿性显著控制着残余盐水的重新分布、液膜流动、溶质消耗和盐的形成。追踪岩盐沉淀动力学揭示了不同的晶体形成特征：亲水芯片呈现出不规则的、较大的聚集斑块，而疏水网络则显示出更多、更小且受限的聚集。两种芯片中都观察到了大的单个晶体，其中疏水芯片中占主导地位。结晶动力学有所不同：在亲水芯片中，成核和生长发生得更早、进展更快，并形成更庞大的聚集体。尽管存在这些差异，所识别的盐水蒸发和岩盐表面覆盖的三个时间阶段是可比的。沿芯片的空间分析表明，晶体聚集特性（如大小和分布）具有位置依赖性，亲水芯片表现出更大的概率变异性。这些观察结果强调了表面润湿性通过盐水可及性和毛细作用对盐沉淀的影响，对缓解和修复咸水层中的盐问题具有启示意义。
引用
@article{arxiv.2410.04910,
title = {How does surface wettability alter salt precipitation and growth dynamics during CO$_2$ injection into saline aquifers: A microfluidic analysis},
author = {Karol M. Dąbrowski and Mohammad Nooraiepour and Mohammad Masoudi and Michał Zając and Szymon Kuczyński and Rafał Smulski and Jan Barbacki and Helge Hellevang and Stanisław Nagy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.04910},
year = {2024}
}