润湿性对碳酸盐盐渍含水层中二氧化碳矿物捕获的影响：一项反应传输模拟研究

《Greenhouse Gases: Science and Technology》：Impact of Wettability on CO2 Mineral Trapping in Carbonate Saline Aquifers: A Reactive Transport Simulation Study

长期地质封存CO?依赖物理与化学机制协同作用，研究揭示润湿性差异显著影响多相流动及矿物化过程，CO?-湿条件矿物封存提升至6.5%，溶解封存达38.3%，但毛细管封存下降，总封存率降低。润湿性调控可优化矿物化路径选择。

　　

摘要

长期将二氧化碳（CO₂）封存在地层中依赖于物理和化学两种捕获机制。尽管毛细作用和溶解度捕获机制已得到广泛研究，但储层润湿性在调控地球化学反应中的作用仍不明确，尤其是在反应性碳酸盐系统中。本研究探讨了不同润湿状态对碳酸盐盐water含水层中多相流动和矿物化过程的影响。通过使用成分模拟器，在水和CO₂湿润条件下进行了为期60年的反应性传输模拟。该模型考虑了相对渗透率的滞后性、毛细压力变化以及方解石反应动力学，以评估毛细作用、溶解度捕获和矿物捕获机制的演变。结果表明，润湿性显著影响相分布和地球化学反应性。在CO₂湿润条件下，由于气体与岩石接触增强及局部酸化作用持续，矿物捕获效率提高了两倍多（6.5%对比2.8%）。溶解度捕获效率也显著提升（38.3%对比20.9%），这得益于持续的CO₂传输路径，从而改善了对流质量传递。然而，毛细作用捕获效率较低，导致总封存量减少（63.5%对比84.9%），因为在水湿润条件下，毛细力虽然固定了更多CO₂，但限制了矿物化过程。这一分析表明，润湿性通过控制CO₂与矿物表面的接触及调节局部pH值直接影响地球化学反应。研究结果表明，根据储层岩性和储存目标有选择地调整润湿性，可以在不影响封存效果的前提下，通过矿物捕获增强二氧化碳的长期固定。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。