受小规模岩石非均质性控制的地下储氢
流体动力学
2023-10-16 v2 地球物理
摘要
地下多孔岩石有潜力存储向基于 H 的能源未来转型所需的大量氢气（H）。理解 H 在地下存储系统中的流动与捕集行为（其受地下岩石固有的孔隙尺度非均质性影响）对于可靠评估地质构造的存储效率至关重要。本工作中，我们开展了三维 X 射线成像与流动实验，以研究孔隙尺度非均质性对 H 在具有不同孔隙与喉道尺寸的层状岩样中循环注入（驱替）与采出（吸入）后分布的影响。我们的发现表明，即便岩石结构与性质的微小变化也会显著影响 H 驱替与存储效率。在驱替过程中，H 沿由大孔隙与喉道构成的路径运移，绕过了由较小孔隙与喉道组成的大部分低渗透岩层。这种绕流大幅降低了 H 存储容量。此外，由于层状样品中孔隙与喉道尺寸各异，依据实验流动策略，我们观察到吸入后的 H 饱和度高于驱替后，这有违直觉且与均质岩石中所观察到的相反。这些发现强调，常在储层尺度模型中未被考虑的小规模岩石非均质性，可在地下多孔介质中 H 的驱替与捕集中发挥关键作用。
引用
@article{arxiv.2310.05302,
title = {Subsurface hydrogen storage controlled by small-scale rock heterogeneities},
author = {Zaid Jangda and Hannah Menke and Andreas Busch and Sebastian Geiger and Tom Bultreys and Kamaljit Singh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.05302},
year = {2023}
}