CO2-N2-O2-水溶液热力学建模及其在模拟器中的耦合

CO2 capture and geologic storage (CCS) is an important option to face the current climate change. Cost control is crucial for the application of CCS technology. The reduction in CO2 purity can reduce the cost of the whole flow. However, can we reduce CO2 purity with regard to the storage safety? We need to figure out the variety of gas-brine-mineral system in reservoirs. N2 and O2 is the main components of impure CO2. This project will establish the thermodynamic model of CO2-N2-O2-brine systems with temperature from 0 - 250 ℃, pressure from 1 - 1000 bar, and salt molality from 0 - 6 molal. Then, we will couple the thermodynamic model with the simulator TOUGH2 to realize the simulation of CO2 injection with N2 or O2. Finally, evaluate the influence of N2 or O2 to CO2 migration in reservoirs. This project is the basic work for the safety evaluation of CO2 injection with impurities.

CO2捕获与地质封存（CCS）是人类应对气候变化的一个重要举措。成本的有效降低是CCS技术顺利得以应用的关键。降低CO2封存纯度能够降低整个流程成本。能否降低CO2封存纯度需要从研究非纯CO2注入地下储层水-气-盐-矿物系统的变化出发，评估封存的安全性与稳定性。N2和O2是捕获后非纯CO2的主要杂质成分。CO2-N2-O2-水溶液体系的热力学性质以及该体系流体在地下储层的运移和演化是研究非纯CO2封存的基础。本项目将建立CO2-N2-O2-水溶液体系热力学模型。考虑适用的温度压力范围：0-250℃，1-1000巴，水溶液含盐质量摩尔浓度：0-6molal。进一步地，将建立的热力学模型与TOUGH2模拟器耦合，实现含N2和O2的CO2地质封存数值模拟。最后，利用耦合后的模型分析N2和O2的存在对CO2注入地下咸水层后的运移和演化的影响，为评估含杂质气体的CO2封存的安全性和稳定性奠定基础。

成本的有效降低是二氧化碳地质封存（CCS）技术能否顺利得以应用的关键。降低CO2封存纯度能够降低整个技术流程的成本。能否降低CO2封存纯度需要从研究非纯CO2注入地下储层水-气-盐-矿物系统的变化出发，回答封存的安全性与稳定性。N2和O2是捕获后非纯CO2的主要杂质成分。CO2-N2-O2-水溶液体系的热力学性质以及该体系流体在地下储层的运移和演化是研究非纯CO2封存的基础。本项目根据热力学基本理论和相关实验数据的搜集整理系统建立了CO2-N2-O2-水溶液体系热力学模型。模型的适用的温度压力范围：0-250℃，1-1000bar，水溶液含盐质量摩尔浓度：0-6molal。进一步地，成功将所热力学模型与TOUGH2模拟器耦合，实现了含N2和O2的CO2地质封存数值模拟。耦合后的模拟器应用到了松辽盆地一个实际的含N2和O2的CO2地质封存的数值模拟工作中。