基于路径线-源云-时间云耦合模型的德干玄武岩CO2封存潜力评估与可视化研究

针对印度德干火山省碳封存潜力评估的关键技术难题，研究人员创新性采用路径线-源云-时间云可视化技术，结合微CT扫描与离散裂缝网络(DFN)建模，首次系统揭示了浦那-纳西克地区玄武岩三带结构对CO2封存效率的影响机制，为发展中国家大规模矿物碳化(MCS)提供了重要理论支撑。

　　

随着全球气候危机加剧，碳捕集与封存(CCS)技术成为实现碳中和的关键路径。印度作为第三大碳排放国，其德干玄武岩(Deccan Traps)覆盖50万平方公里，理论封存潜力达150亿吨CO₂，但复杂的火山岩结构导致储层非均质性突出。传统评估方法难以精确表征玄武岩中气孔-裂缝系统的三维连通性，严重制约着矿物碳化(MCS)技术的工程应用。

印度科学教育研究院博帕尔分校(IISER Bhopal)联合沙特阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究团队，在《Geoenergy Science and Engineering》发表突破性成果。研究创新性地融合野外调查、氦孔隙度测定、微CT三维成像和离散裂缝网络(DFN)建模技术，首次系统解析了德干高原主区(MDP)玄武岩的三带结构特征。团队在浦那-纳西克地区选取典型剖面，采集地表露头与Killari-1钻孔岩心样品，通过多尺度孔隙结构分析结合数值模拟，建立了CO₂封存潜力评估新范式。

关键技术方法
研究采用氦孔隙度仪测定基质孔隙度，配合微CT扫描实现亚微米级孔隙三维重构；运用DFN模型量化裂缝网络渗透率；基于区域地温梯度(30°C/km)推算327米深处储层温度(34.8°C)；通过路径线-源云-时间云耦合模型可视化CO₂运移轨迹。

三带结构特征
野外调查揭示玄武岩存在上气孔带(UVZ)、致密核心带(MCZ)和下气孔带(LVZ)的典型分层结构。MCZ裂缝发育程度决定整体连通性，而UVZ/LVZ的气孔充填程度显著影响孔隙度——未充填样品孔隙度>15%，充填样品仅5-15%，致密样品<5%。

孔隙表征差异
微CT显示气孔形态呈双峰分布(0.1-1mm和2-5mm)，而氦孔隙度测定值普遍低于CT结果，这种差异源于微裂缝(<50μm)在CT分辨率下的漏检。DFN模拟证实裂缝渗透率比基质高2-3个数量级。

封存量评估
建立低/基准/高三种孔隙度情景(2.5%/5%/7.5%)，结合CO₂负载系数(18.8-37.6kg/m³)，估算MDP理论封存量为1.2-7.2亿吨。但研究强调区域异质性显著，局部裂缝发育区可形成高效封存单元。

重要意义
该研究首次证实德干玄武岩三带结构的储层质量分异规律：MCZ裂缝网络构成CO₂运移主干通道，而UVZ/LVZ的气孔-杏仁体带提供矿物碳化反应界面。提出的多尺度表征方法为全球玄武岩CCS项目提供了技术模板，尤其为印度实现2070碳中和目标奠定了地质基础。研究同时指出，未来需扩大采样范围以克服局部数据局限性，并加强CO₂-流体-岩石相互作用的长时效模拟。