Модель коррекции параметров фазового равновесия при геологическом захоронении CO2 в глубоких солёных пластах

YANG LONG ,  

XU XUN ,  

GUO LIQIANG ,  

ZHANG YIZHONG ,  

WANG KUN ,  

ZHENG JINGJING ,  

摘要

В численном моделировании геологического захоронения CO2 в солёных пластах расчет фазового равновесия газ-жидкость является ключевым этапом для получения параметров фазовых свойств газа и воды, от точности которого напрямую зависит надежность результатов моделирования. В настоящее время в моделировании фазового равновесия газ-солёная вода недостаточно учитывается ионный эффект и не наследуется зрелая модель фазового равновесия газ-вода, что приводит к низкой надежности моделирования. Целью настоящего исследования является создание высокоточной модели фазового равновесия CO2-солёная вода. На основе закона сохранения моля и принципа равенства фугитивности инновационно построена модель фазового равновесия с учетом ионных эффектов. Точность модели проверена путем сравнения с экспериментальными данными, а также проанализированы закономерности фазового равновесия захоронения CO2 в глубоких солёных пластах при различных пластовых условиях. Результаты показали: исправленные физические параметры точно описывают растворимость CO2 в растворах с одним или несколькими солями; разработанная модель может количественно характеризовать ключевые показатели расчета фазового равновесия CO2-солёная вода (молярная плотность жидкой фазы, молярная плотность газовой фазы, мольный состав компонентов, насыщенность и т.д.); наличие ионов приводит к увеличению молярной доли H2O и уменьшению молярной доли CO2 в жидкой фазе, а также к увеличению молярной плотности жидкой фазы и снижению насыщенности жидкой фазы; состав компонентов и молярная плотность газовой фазы в основном остаются неизменными, однако насыщенность газовой фазы показывает тенденцию к увеличению; чем выше концентрация ионов, тем заметнее влияние на результаты расчета фазового равновесия, при этом влияние ионов Ca2+ и Mg2+ значительно превышает влияние ионов Na+ и K+. Разработанная в этом исследовании модель, наследуя структуру системы газ-чистая вода и инновационно вводя ионные коррекции, преодолевает ограничения традиционных моделей и обеспечивает высокоточные базовые данные для численного моделирования захоронения CO2 в глубоких солёных пластах, что имеет важное теоретическое значение для продвижения технологий улавливания углерода. Эта модель эволюционировала из модели системы газ-чистая вода и обладает хорошей расширяемостью.

关键词

глубокие солёные пласты;фазовое равновесие газ-вода;сохранение моля;геологическое захоронение CO2;молярная плотность

阅读全文