Modelo de corrección de parámetros de equilibrio fase para el almacenamiento geológico de CO2 en acuíferos salinos profundos

YANG LONG ,  

XU XUN ,  

GUO LIQIANG ,  

ZHANG YIZHONG ,  

WANG KUN ,  

ZHENG JINGJING ,  

摘要

En la simulación numérica del almacenamiento geológico de CO2 en acuíferos salinos profundos, el cálculo del equilibrio fase gas-agua es la etapa central para obtener los parámetros fisicoquímicos gas-agua, cuya precisión afecta directamente la fiabilidad de los resultados de la simulación. Las simulaciones actuales de equilibrio fase gas-agua salino no consideran suficientemente el efecto iónico ni heredan el marco maduro de equilibrio fase gas-agua, lo que ocasiona insuficiente fiabilidad en las simulaciones. Este estudio tiene como objetivo construir un modelo de equilibrio fase CO2-agua salina de alta precisión. Basado en la ley de conservación molar y el principio de igualdad de fugacidades, se desarrolló de manera innovadora un modelo de equilibrio fase que considera el efecto iónico. La exactitud del modelo se verificó mediante la comparación con datos experimentales, y se analizaron las leyes de equilibrio fase para el almacenamiento geológico de CO2 en acuíferos salinos profundos bajo diferentes condiciones estratigráficas. Los resultados muestran que: los parámetros físicos corregidos pueden representar con precisión la solubilidad de CO2 en soluciones de una sola sal y sales mixtas; el modelo establecido puede cuantificar indicadores clave del cálculo del equilibrio fase CO2-agua salina (densidad molar de la fase líquida, densidad molar de la fase gaseosa, composición molar de los componentes, saturación, etc.); la presencia de iones provoca un aumento en la fracción molar de H2O y una disminución en la fracción molar de CO2 en la fase líquida, además de un aumento en la densidad molar de la fase líquida y una reducción en la saturación de la fase líquida; la composición y densidad molar de la fase gaseosa permanecen básicamente constantes, pero la saturación de la fase gaseosa muestra una tendencia al alza; a mayor concentración iónica, mayor es el impacto en los resultados del cálculo del equilibrio fase, y los iones Ca2+ y Mg2+ tienen un efecto significativamente mayor en el cálculo del equilibrio de fase que los iones Na+ y K+. El modelo desarrollado en este estudio, al heredar el marco del sistema gas-agua pura e introducir innovadoramente la corrección iónica, supera las limitaciones de los modelos tradicionales, proporcionando datos fundamentales de alta precisión para la simulación numérica del almacenamiento de CO2 en acuíferos salinos profundos, lo que tiene un importante valor teórico para promover las tecnologías de captura y almacenamiento de carbono. Este modelo deriva del sistema gas-agua pura y tiene buena escalabilidad.

关键词

acuíferos salinos profundos;equilibrio fase gas-agua;conservación molar;almacenamiento geológico de CO2;densidad molar

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