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以CO2为主的温室气体含量逐年增多,导致全球气候变暖现象日趋严峻,该问题引起广泛关注。而CO2地质储存是缓解全球气候变暖的有效手段,我国于2010年,在鄂尔多斯盆地部署建设了国内首个CCS示范工程。数值模拟在CO2地质封存场地选择、场地封存能力以及封存安全性等方面发挥了重要作用。作为CO2地质储存数值模拟专业化软件-TOUGH2-ECO2N程序被广泛应用,其模拟结果准确可靠。但由于TOUGH2-ECO2N模拟器开发的初衷是作为研究工具使用,并不包含前后处理界面,而且模拟器的模拟规模有限,极大地制约了其应用简便、应用推广和应用领域。进行CO2地质储存时,优化注入、运移安全与储存能力是其最为关键的问题,而影响这些问题的主要因素包含实际地层的复杂结构（地层倾斜现象、断层）、非原位测试结果存在误差（盐度）、可控的外界条件（注入温度等）。以往大多学者的研究,主要围绕单因素方面进行研究,而实际储存场地中,影响因素众多、复杂,将其结合进行深入研究的需求迫切,指导服务储存场地选择、注入优化的意义重大。鄂尔多斯盆地是典型的克拉通盆地,还是最大的陆地沉积盆地之一,其主要储层石千峰组地层具有低孔低渗的特征。本论文在完成储层场地地质条件综合分析的基础上,建立目标研究层-石千峰组地层的概念模型,进行空间离散构建场地级三维数值模型。运用改进后的TOUGH2-ECO2N模拟器进行计算分析,利用耦合后的Tecplot可视化软件进行模型结果分析,探究非水平地层中,盐度、断层以及注入温度对CO2运移分布与储存能力的影响。通过本次研究,取得的主要成果有:1、TOUGH2-ECO2N模拟器改进基于TOUGH2-ECO2N模拟器对精细刻画与模拟规模有极大的限制,提出尝试完善TOUGH2-ECO2N模拟器,适宜于中等规模的数值模拟,构建并服务于本次模型研究平台。本论文借用F90模块的特点,优化完善了TOUGH2-ECO2N原有程序中变量的内存模式,并进行了模拟器的动态内存分配。通过对改进前后模拟器的正确性与效率比较,验证了完善后模拟器的准确性与高效性。2、TOUGH2模拟器后处理接口开发针对TOUGH模拟器中后处理难的特点,基于Tecplot软件功能特点,通过对TOUGH2-ECO2N模拟器的网格剖分、模拟结果和目标数据等方面的分析,以及Tecplot软件的plt文件格式的重点解析,利用VC++语言编制程序,实现了TOUGH模拟器模拟结果的Tecplot软件耦合,大大缩短了模拟结果的存储空间和分析时间,同时也为其它模拟软件向Tecplot软件的无缝耦合提供了理论支撑。3、倾斜地层中盐度对CO2储存转化的影响石千峰组地层并非水平和非原位测试带来盐度测试的不准确性,将直接影响CO2的储存转化情况。为了明确其影响程度,本文以石千峰组地层倾角、地层岩性、地层流体盐度等特征为基础,共建立24套模型进行了拓展性研究。结果发现:地层倾斜程度和咸水盐度对CO2储存转化的影响显著。咸水盐度对溶解相CO2运移分布和CO2储存量的影响较地层倾斜程度的影响明显。咸水盐度越大,注入井附近的压力越大,溶解相CO2质量分数越小,气相、溶解相和总CO2封存量越少,CO2的封存安全性越差。CO2自注入起200年,咸水盐度S（饱和）,3/4S,1/2S,1/4S和0.03的地层中溶解相CO2封存量是无盐度（0.00）地层中溶解相CO2封存量的26.2%,38.0%,54.3%,74.5%和88.1%。地层倾斜程度对地层压力分布以及CO2的运移安全影响显著。倾斜程度越大,CO2的运移距离越远,运移安全越差。CO2自注入起200年,0°,5°,10°倾斜程度地层中CO2的最远运移距离是15°倾斜地层中CO2最远运移距离的60%,73.3%和86.7%。较大的地层倾斜程度和较高的咸水盐度值导致CO2的储存安全性较差,故在选择CO2封存的目标储层时,应选择倾斜程度小、咸水盐度低的地层。4、倾斜地层中断层对CO2储存转化的影响CO2的储存安全是CO2地质封存的关键问题。实际CO2地质储存场地中,断层对CO2的空间运移影响较大,断层利于压力的快速平衡并增加CO2的储存潜力,但其对CO2泄露也带来了风险。利用石千峰组地层的物探解译数据,构建碳储存三维断层数值模型,研究了倾斜储层中,断层对CO2储存安全的影响。模拟结果表明,地层倾斜程度和断层对CO2运移分布和储存安全有重要影响。随着地层倾斜程度的增大,CO2运移距离变远,地层中安全储存的CO2总量减小,最大气相饱和度和溶解CO2的溶解相质量分数增加。断层的存在为CO2泄漏提供了通道,造成地层压力分布不规则。含断层的地层中,开始出现泄漏的时间与地层倾斜程度呈函数关系。地层倾斜程度为5°、10°和15°时,CO2出现泄露的时间分别为CO2注入开始后465年、230年和160年。较大倾斜程度模型中溶解相CO2的羽流的横向展布较大。因此在选择CO2储层场地时,需综合考虑地层倾斜程度和断层。5、倾斜地层中注入温度对CO2储存转化的影响为了优化鄂尔多斯盆地CCS注入方案,提高储层的CO2储存能力,注入温度作为一个可控制的因素,探究了注入温度对石千峰组储层的CO2储存能力的影响。经研究发现:较倾斜的地层中,较高的CO2注入温度更容易导致CO2泄漏。当注入温度为11℃、31.5℃、51℃和71℃时,地层中储存的CO2出现的泄露时间点分别为200年、170年、150年和140年。当注入温度从11℃增高到71℃,地层倾斜程度从0°增大到15°时,溶解CO2的运移距离变得更远。地层倾斜程度对溶解CO2运移距离的影响大于注入温度的影响。随着注入温度的升高,整个地层的气相、溶解相和总CO2封存量增加。地层倾斜程度越大,注入CO2 20年的封存量越小,CO2运移140年,气相封存量减少,溶解相增多。注入温度对CO2封存量的影响远大于地层倾斜程度的影响。因此,对于弱有起伏的石千峰组地层,可通过提高CO2注入温度来增强其CO2储存能力。