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摘要
获取高质量的地下流体样品对于二氧化碳地质利用与封存（CCUS）场地的CO2泄漏监测具有重要意义。基于气体推动原理的地下流体取样器具有取样精度高、地层扰动小、易与井下监测技术集成从而实现地下流体原位连续监测等多方面优势，已广泛应用于多个CCUS场地中。然而，在实际应用中取样器存在取样量不稳定、受地下水水位波动影响大等问题。为解决上述关键问题，作者研发并搭建一套模拟井筒内地下流体取样可视化实验装置，通过开展不同液面高度下地下流体的取样实验，探究气体推动式取样器的取样过程及取样机制。实验结果显示：气体推动式取样技术在取样过程对井筒内液体无干扰，证明具有被动取样的特点，对环境影响程度低。取样量大小主要取决于井筒内液面高度和储流容器大小，可通过液面高度及管路尺寸精确计算得出理论取样量。不同液面高度下实际取样量与理论计算量基本一致，其误差随液面高度的增加而降低，最大误差小于6.6%。取样时间与平均取样速率主要取决于注气压力，并与注气压力呈现幂函数关系，拟合相关系数大于99%。上述实验结果将有助于进一步理解气体推动式取样器的取样机理，对于取样器结构优化以及指导现场取样效果具有重要意义，可进一步提高CCUS以及其他污染场地环境风险预警能力。
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单位中国科学院武汉岩土力学研究所; 中国地质调查局武汉地质调查中心; 中国科学院大学
