Derzeit ist die geopolitische Situation international komplex und vielfältig, und die Energieversorgungskette steht vor vielen Unsicherheiten. Als wichtiger Bestandteil des nationalen Energiereservensystems können Gasspeicher die Preisschwankungen und das Risiko von Versorgungsunterbrechungen auf dem internationalen Erdgasmarkt effektiv abfedern, um eine stabile Gasversorgung für den täglichen Lebensunterhalt und die industrielle Produktion zu gewährleisten und so zu einer soliden Barriere zum Schutz der nationalen Energiesicherheit zu werden. Für den effizienten und sicheren Betrieb von Gasspeichern mit verschiedenen Komponenten und verschiedenen Injektions-Absorptionszyklen ist es von entscheidender Bedeutung, die Diffusions- und Fließverhalten von Arbeitsgas und Schutzschichtgas im Gasspeicher genau zu kennen. Bisher konzentrieren sich vorhandene Gasdiffusionsversuche hauptsächlich auf Schiefer, Kohle und dichte Gesteine, und das Verständnis der Gasdiffusionsgesetze in mehrkomponentigen Gassystemen in Karbonatgesteinen ist noch nicht klar. In dieser Studie wurden Proben des Oberen Turms der Huanglong-Formation im Helian-Gasfeld aus Kalkstein ausgewählt, und anhand von Kernspintomographie und Hochdruck-Quecksilberversuchen wurden die charakteristischen Verteilungen von Porenradien im Kalkstein bestimmt. Es wurden Diffusionsversuche mit CH4-CO2-, N2-O2-Mehrkompnentensystemen in Karbonaten durchgeführt, und durch vergleichende Analyse der Anpassungsergebnisse wurde ein mathematisches Modell für die Diffusionskoeffizienten für Mehrskalen-Karbonatgesteinslagerstätten ausgewählt. Die Studie zeigte, dass die Kalksteinproben offensichtliche mehrskalenporöse Verteilungsmerkmale aufwiesen. Bei gleicher Temperatur und Druck nimmt der Gasdichte und die Permeabilität mit der Größe zu, und der Binärdiffusionskoeffizient von CH4-CO2 ist höher als der von N2-CO2. Bei der Diffusion von Mehrkomponentensystemen ist der Diffusionskoeffizient von O2 am höchsten, gefolgt von CH4, und der von N2-CO2 am niedrigsten. Das Vorhandensein von O2 beeinflusst Reaktionen des Diffusionskoeffizienten von CH4 und N2 auf Volumenstromänderungen von CO2 und N2. Das durch die Kombination experimenteller Daten optimierte mathematische Modell des Gasdiffusionskoeffizienten kann auf die Vorhersage von Diffusionskoeffizienten und auf die rationales Design des Betriebssystems bei verschiedenen Temperaturen und Druckbedingungen angewendet werden. Die Forschungsergebnisse liefern experimentelle und rechnerische Methoden für die genaue Vorhersage der Betriebsgesetze von Gasspeichern und das rationelle Design von Betriebssystemen.

Kalkgestein; Diffusionskoeffizient; Mehrkomponenten; Difusionsversuch; mathematisches Modell