CO2-水-岩相互作用对CO2地质封存体物性影响研究进展及展望

作者：杨术刚; 蔡明玉; 张坤峰; 曹冬冬; 赵兴雷; 刘双星^*

来源：油气地质与采收率, 2023, 30(06): 80-91.

DOI：10.13673/j.pgre.202301014

• CO2地质封存
• CO2-水-岩相互作用
• 孔隙度
• 渗透率
• 润湿性
• 力学特性

CO2-水-岩相互作用是CO2地质封存的核心问题，CO2的注入打破了岩石-地层水化学平衡，引发的地层水化学性质改变、原生矿物溶蚀和次生矿物沉淀，会导致储层和盖层岩石孔隙度、润湿性、力学性质等物性变化并进而影响CO2的注入能力、封存效率以及封存安全性与稳定性。从CO2-水-岩相互作用机制出发，系统阐述了CO2-水-岩相互作用对地层岩石孔隙度、渗透率、润湿性、力学性质的影响研究进展。研究表明，CO2-水-岩相互作用导致岩石孔隙度和渗透率的变化与其初始孔渗特征和矿物组成密切相关，岩石孔渗特征的改变直接影响储层的注入能力与封存潜力和盖层的封闭能力。润湿性的变化与初始亲水亲油特征有关，CO2-水-岩相互作用通常会减弱亲水岩石而增强亲油岩石的水润湿性，进而影响多相流体在岩石孔隙中的微观分布与渗流特征。由于胶结物溶蚀以及溶蚀孔的形成，CO2-水-岩相互作用会引起岩石损伤，抗压强度、抗拉强度、弹性模量等力学参数减小，一定程度上影响封存安全性。碳中和背景下，微纳米尺度孔隙、深地微生物介导、非纯CO2或工业尾气注入、封存全周期等情景下的CO2-水-岩相互作用及岩石物性响应仍有待深入研究。

• 单位
  中国石油集团安全环保技术研究院