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不同温压条件、水环境对CO2溶解度及界面张力的影响规律

来源:煤炭学报 浏览 55 次 发布时间:2024-07-09

随着全球碳排放问题日益严峻,采空区CO2封存作为解决煤炭行业碳排放难题的重要技术手段,显现出其巨大的应用潜力和战略价值。该技术不仅可实现废弃矿区资源的二次利用,还有助于实现碳排放的大幅度减少。通过采用先进的实验设备和理论模型,研究团队对采空区CO2封存的关键科学问题进行了系统的探索,获得了一系列重要发现和理论进展。


首先,通过原位界面张力测定仪开展的实验揭示了不同温压条件下CO2与地层水系统间的界面张力(IFT)变化规律。研究发现,储层压力的增加会导致IFT显著降低,而温度升高时,IFT会略有上升。此外,矿化度的增加会导致IFT增高,特别是在高温、高矿化度的环境中。不同的阳离子溶液类型对CO2与盐溶液之间的IFT也有显著影响,表现出随阳离子价态的升高而增大的趋势。

其次,采用自主研发的地质封存地化反应模拟实验平台,研究团队探讨了相同条件下CO2的溶解性。实验结果表明,CO2溶解度随储层压力的增加而上升,而随着温度和矿化度的升高则呈下降趋势。这些结果对于优化CO2封存策略、提高封存效率具有重要指导意义。


综合使用统计缔合理论和兰纳−琼斯势能模型的SAFT-LJ状态方程以及密度梯度理论(DGT),研究团队成功预测了界面张力的理论值,并与实验数据进行了对比,验证了模型的准确性和实用性。

这些研究成果不仅深化了我们对采空区CO2封存机理的理解,还为评估封存安全性和封存量提供了理论基础。通过明确温压条件和水环境对CO2溶解度及界面张力的影响规律,为采空区CO2封存技术的实际应用和优化提供了科学依据,对推动煤炭行业的绿色低碳转型具有重要意义。