×

压力消散对分层含水层流体注入的影响。 (英语) Zbl 1430.76444号

摘要:二氧化碳捕获和地下储存是减少人为二氧化碳排放以缓解气候变化的一种方法。众所周知,向地下大规模注入流体会导致压力增加,并通过水的横向和垂直迁移逐渐扩散和消散。这种耗散对注入过程中CO_2羽流的形状具有重要的反馈作用,但尤其是垂直压力耗散的影响仍不清楚。在这里,我们研究了侧向和垂直压力耗散对向层状含水层系统注入CO_2的影响。我们建立了一个可压缩的两相模型,将压力耗散与CO_2重力流的传播耦合起来。我们表明,我们的垂直集成、尖锐的界面模型能够有效、准确地捕捉具有任意含水层数量的分层含水层系统中的水迁移。我们确定了两种极限情况——“无泄漏”和“强泄漏”,在这两种情况下,我们导出了相应单相注入问题的水压场的解析表达式。我们证明,压力耗散在注射过程中抑制了前进的(CO_2)舌的形成,减少了羽流的横向范围。封层的性质和含水层的数量决定了压力耗散的强度以及随后与CO_2羽流的耦合。压力耗散对CO_2羽流形状的影响可能对储存效率和安全性很重要。

MSC公司:

76S05号 多孔介质中的流动;过滤;渗流
86A05型 水文学、水文学、海洋学

关键词:

重力流;多孔介质
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Barenblatt,G.I.1996缩放、自相似和中间渐近。剑桥大学出版社.10.1017/CBO9781107050242·Zbl 0907.76002号
[2] Bear,J.1972多孔介质中流体动力学。Courier公司·Zbl 1191.76001号
[3] Bear,J.1979《地下水水力学》。Courier公司。
[4] Birkholzer,J.T.,Zhou,Q.&Tsang,C.F.,2009深层含盐含水层中CO_2储存的大规模影响:分层系统压力响应的敏感性研究。国际J.格林。气体控制3(2),181-194.10.1016/j.ijggc.2008.08.002
[5] Chang,K.W.,Hesse,M.A.&Nicot,J.P.2013二氧化碳地质封存期间,由于向周围泥岩中扩散,侧向压力传播减少。水资源。第49(5)号决议,2573-2588.10002/wrcr.20197
[6] Gasda,S.E.、Nordbotten,J.M.和Celia,M.A.2009地质CO_2封存的垂直平衡和亚尺度分析方法。计算。《地质学》79(1),15-27·Zbl 1190.86013号
[7] Golding,M.J.、Huppert,H.E.和Neufeld,J.A.2017多孔介质中固定体积流体释放产生的两相重力流。《流体力学杂志》832,550-577.10017/jfm.2017.437·Zbl 1419.76610号
[8] Golding,M.J.、Neufeld,J.A.、Hesse,M.A.和Huppert,H.E.2011多孔介质中的两相重力流。《流体力学杂志》678,248-270.10.1017/jfm.2011.110·Zbl 1241.76378号
[9] Green,D.H.&Wang,H.F.1990以孔隙弹性系数表示的特定储存量。水资源。第26(7)号决议,1631-1637.10.1029/WR026i007p01631
[10] Hesse,M.A.,Orr,F.M.Jr.&Tchelepi,H.A.2008剩余捕获重力流。J.流体机械611,35-60.10.1017/S002211200800219X·Zbl 1151.76596号
[11] Hesse,M.A.,Tchelepi,H.A.,Cantwell,B.J.&Orr,F.M.Jr.,2007水平多孔层中的重力流:从早期到晚期的自相似性转变。J.流体力学577,363-383.10.1017/S0022112007004685·Zbl 1119.76064号
[12] Hewitt,D.R.、Neufeld,J.A.和Balmforth,N.J.2015浅层,孔隙弹性层中的重力驱动流动。《流体力学杂志》778,335-360.10.1017/jfm.2015.361·Zbl 1382.76245号
[13] 亨特,B.1985,流向多含水层系统中的井。水资源。决议21(11),1637-1641.10.1029/WR021i011p01637
[14] Huppert,H.E.&Woods,A.W.1995多孔层中的重力驱动流动。J.流体力学292,55-69.10.1017/S0022112095001431·Zbl 0862.76078号
[15] IPCC2005二氧化碳捕获和储存。政府间气候变化专门委员会第三工作组编写的特别报告。
[16] Juanes,R.,MacMinn,C.W.&Szulczewski,M.L.2010.咸水含水层二氧化碳储存期间CO_2羽流的足迹:盆地尺度毛细圈闭的储存效率。事务处理。多孔介质82(1),19-30。
[17] Kochina,I.N.、Mikhailov,N.N.和Filinov,M.V.1983地下水丘阻尼。国际工程科学杂志21(4),413-421·Zbl 0511.76092号
[18] de Loubens,R.&Ramakrishnan,T.S.2011多孔介质中重力诱导迁移的分析和计算。J.流体机械675,60-86.10.1017/S0022112010006440·Zbl 1241.76364号
[19] MacMinn,C.W.&Juanes,R.2009注入后含盐含水层中CO_2的扩散和捕集:注入结束时羽流形状的影响。计算。地质学13(4),483-491.1007/s10596-009-9147-9·Zbl 1190.86014号
[20] MacMinn,C.W.,Szulczewski,M.L.&Juanes,R.2010CO_2在含盐含水层中的迁移。第1部分:。斜坡和地下水流下的毛细圈闭。J.流体力学662,329-351.10.1017/S0022112010003319·Zbl 1205.76255号
[21] MacMinn,C.W.,Szulczewski,M.L.&Juanes,R.2011CO_2在含盐含水层中的迁移。第2部分。毛细管和溶解度捕获。《流体力学杂志》688,321-351.10.1017/jfm.2011.379·Zbl 1241.76367号
[22] Mathias,S.A.、González Martínez de Miguel,G.J.、Thatcher,K.E.和Zimmerman,R.W.2011向封闭盐水含水层注入CO_2时压力增加。事务处理。多孔介质89(3),383-397。
[23] Mathias,S.A.、Hardisty,P.E.、Trudell,M.R.和Zimmerman,R.W.2009盐水含水层中二氧化碳注入期间压力增加的近似解决方案。事务处理。多孔介质79(2),265-284。
[24] Nicot,J.-P.2008含水层淡水段大规模CO_2储存评估:以德克萨斯州墨西哥湾海岸盆地为例。国际J.格林。气体控制2(4),582-593.10.1016/j.ijggc.2008.03.004
[25] Nicot,J.-P.,Hosseini,S.A.&Solano,S.V.2011单相流数值模型是否足以估算CO_2封存项目中的压力分布?《能源百科全书》(第十届温室气体控制技术国际会议论文集),第4卷,第3919-3926页。爱思唯尔。
[26] Nordbotten,J.M.和Celia,M.A.2006a一种改进的分析解决方案,用于井周围的界面上升。水资源。第42(8)号决议,W08433。
[27] Nordbotten,J.M.和Celia,M.A.2006b封闭含水层流体注入的相似解决方案。J.流体力学561、307-327.10.1017/S0022112006000802·Zbl 1157.76317号
[28] Nordbotten,J.M.、Celia,M.A.和Bachu,S.2005深层含盐含水层中CO_2的注入和储存:注入过程中CO_2羽流演化的分析解决方案。事务处理。多孔介质58(3),339-360。
[29] Pegler,S.S.、Huppert,H.E.和Neufeld,J.A.2014流体注入受限多孔层。《流体力学杂志》745,592-620.10.1017/jfm.2014.76·Zbl 1416.76308号
[30] Shampine,L.F.和Reichelt,M.W.1997 MATLAB ODE套件。SIAM J.科学。计算18(1),1-22.10.1137/S1064827594276424·Zbl 0868.65040号
[31] Szulczewski,M.L.、MacMinn,C.W.、Herzog,H.J.和Juanes,R.2012碳捕获和储存寿命作为气候变化缓解技术。程序。美国国家科学院。科学。美国109(14),5185-5189.1073/pnas.1115347109
[32] Teige,G.M.G.,Thomas,W.L.H.,Hermanrud,C.,Øren,P.-E.,Rennan,L.,Wilson,O.B.&Nordgárd Bolás,H.G.2006油藏中湿相水的相对渗透率。《地球物理学杂志》。第111号决议,B12204.10.1029/2005JB003804
[33] van der Kamp,G.&Gale,J.E.1983固体潮理论和可压缩颗粒多孔地层中的气压效应。水资源。第19(2)号决议,538-544.10.1029/WR019i002p00538
[34] Vilarasa,V.、Bolster,D.、Dentz,M.、Olivella,S.和Carrera,J.2010二氧化碳压缩性对深层含盐含水层中二氧化碳储存的影响。事务处理。多孔介质85(2),619-639。
[35] Yortsos,Y.C.1995A垂直流动平衡的理论分析。事务处理。《多孔介质》18(2),107-129。
[36] Zheng,Z.,Guo,B.,Christov,I.C.,Celia,M.A.&Stone,H.A.2015流体注入受限多孔介质的流型。《流体力学杂志》767,881-909.10.1017/jfm.2015.68
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。