二氧化碳地质封存中盖层力学完整性数值模拟研究综述

刘苗苗，孟令东，王海学，吴 桐

(1.东北石油大学，河北 秦皇岛 066004；2.黑龙江省油气藏及地下储库完整性评价重点实验室，黑龙江 大庆 163318；3.黑龙江省石油大数据与智能分析重点实验室，黑龙江 大庆 163318)

0 引 言

CO2地质封存是控制大气中CO2浓度最科学有效的手段之一[1]。将大量CO2持续注入地质封存体内，会引发一定范围内的压力传播、流体运移等现象[2-3]，对盖层力学稳定性产生重要影响[4]。要使CO2持续注入并稳定封存几百或几千年不逸散，就要保证地层压力不超过盖层突破压力，因此，需定量表征封存过程中盖层岩石的变形损伤程度，正确评价其力学完整性[5]。针对该问题，目前的研究方法主要有理论分析法[6-7]、室内实验[8]或场地浅层含水层的注气试验法[9]、数值模拟法[10-14]。相比之下，数值模拟法能有效弥补其他研究手段的缺陷，已成为当前地质工程学中定量化研究的有效方法之一。鉴于此，对CO2地质封存中盖层力学完整性分析相关问题的数值模拟研究现状进行了综合分析，以期为CO2地质封存的相关研究提供技术支持与引导。

1 CO2地质封存研究中的数值模拟方法

大量CO2的持续注入会导致岩石所处的应力状态、流体的渗流路径等发生变化[15]，对这一过程的刻画是分析岩层应力-应变规律的关键。室内实验方法只能分析该过程产生的机理，而数值模拟方法能充分考虑各个过程间复杂的耦合关系，可直观有效地对地质模型进行数学和力学分析。目前，已有许多学者从不同角度，使用不同的软件、模型及方法对CO2地质封存的相关问题进行了数值模拟研究。……