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以CO2为主的温室气体的大量排放导致全球变暖,引起一系列气候环境灾害问题的发生,因此采取有效措施减缓气候变化显得尤为重要,关键在于减少CO2的排放,对于实现社会经济的可持续发展意义重大。CO2捕集与储存(Carbon Dioxide Capture and Storage,简称CCS)是缓解温室效应的有力手段,深部咸水层因分布广泛、封闭性好等优点被认为是最具储存潜力的地质容器。在深部咸水层储存CO2的过程中,因多相流体性质的差异使得相对渗透率和毛细压力与当前区域流体及历史饱和度均有关,使相对渗透率和毛细压力特征曲线的吸湿曲线和排泄曲线不一致,表现出滞后现象。当前利用数值模拟对于滞后效应在CO2地质储存中的研究相对较少,在非连续注入方式中,相对渗透率滞后对多相流的运动有着不可忽略的作用,影响着深部咸水层中CO2的储存性能。本论文基于此,采用数值模拟对利用滞后效应来提高CO2的储存性能进行研究。先从理论出发,研究分析了多相流运移规律,重点分析相对渗透率滞后和毛细压力滞后在多相流运动中的影响,建立理想模型和实际模型,利用TOUGHECO2N对相对渗透率滞后在CO2储存性能中的影响进行分析。研究得出:(1)间歇注入方式下,注入与停注的转换过程中滞后效应明显,可以有效减少储层压力的抬升,有助于保持目标层的注入速率。考虑滞后效应的模拟方案所得CO2累积注入量及水溶相质量比均大于不考虑滞后方案所得结果,且系统中总体水溶相比例大于无滞后方案。(2)相比无滞后方案,滞后方案在排泄过程的相对渗透率更大,气相移动性更好,压力传播也更容易;且在吸湿过程中捕获气相CO2更多,增加了系统中气相CO2的溶解。(3)在实际场地低渗透率储层模拟中,考虑滞后的储层渗透率校正后与物探估计的渗透率差异小,与原物探结果更相近。本次研究表明了CO2地质储存过程中,如果设计合理的间歇注入过程,利用滞后效应,可提高储层的注入能力,并降低注入压力聚集可能带来的盖层破坏风险,为工程实践中提高低渗透率低孔隙度深部咸水层中储存CO2的储存性能提供了参考依据。