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目前降低大气中CO2含量的技术而言,CO2封存技术是最为直观、有效的方法。其中与油气藏封存、废弃煤层封存相比,CO2深部盐水层封存是一种最具潜力的封存方式。CO2注入到深部盐水层通常以超临界状态存在。超临界态CO2具有密度大、黏度低、扩散系数大、传质能力强等特点。盐水层孔隙介质结构的复杂、地层中盐水与超临界CO2密度的差异以及CO2-盐水-岩石之间相互的化学作用严重影响盐水层CO2地质封存过程中CO2的运移能力和分布特征。为了明确超临界CO2在盐水层中的注入能力以及运移影响主控因素等,本论文以先导示范区深部盐水注入层为研究对象,开展实验室岩心尺度的CO2-盐水系统驱替实验及宏观储层尺度的数值模拟研究,从而为深层盐水层CO2的高效注入和安全地质封存提供理论依据义。为此,本论文具体的研究工作及内容如下:(1)结合超临界CO2物理性质、深部盐水层多孔介质特征和盐水物理性质,分析了 CO2在多孔介质中运移及和扩散机理,并对比讨论了不同封存机理的区别与联系;(2)以鄂尔多斯盆地示范区CO2地质封存层位刘家沟组岩心为研究对象,采用非稳态法分别开展了不同渗透率、温度、驱替压力和围压下的超临界CO2-盐水体系驱替实验研究,确定了超临界CO2在注入盐水层中的流动能力,分析讨论渗透率、温度、驱替压力和围压对超临界CO2-盐水相对渗透率曲线特征的影响。(3)基于超临界CO2-盐水体系相对渗透率实验结果,以鄂尔多斯盆地示范区CO2地质封存层位刘家沟组储层参数为基础参数,利用成熟CO2地质封存Tough2商业软件中的ECO2M模块开展CO2地质封存数值模拟研究,分析讨论了地层渗透率、注入量、温度以及盖层对地层压力、CO2摩尔分数分布变化的影响。该研究成果对CO2地质封存的CO2注入能力及封存安全性评估有着一定的理论指导意义,同时也能对其它相似的CO2地质封存地区分析评价提供借鉴。