二氧化碳捕集、利用与封存 (CO₂ Capture, Utilization and Storage, CCUS) 是一项具有大规模CO₂减排潜力的新兴技术，是实现“3060双碳”目标的必要途径。其中，咸水层具有分布广泛、埋深适宜、理论封存容积等优点，被认为是最理想的碳封存场所。但由于地质沉积过程复杂，目标砂岩储层中常发育许多低孔、低渗、组合复杂的粘土夹层，这些粘土夹层对超临界CO₂在储层中运移有不可忽视的影响。针对这一问题，本文选取含有复杂粘土夹层的砂岩开展CO₂驱替实验。实验岩心内部发育两组粘土夹层。一组粘土夹层延伸方向与岩心径向方向成15度，另一组粘土夹层延伸方向平行于岩心径向。驱替实验过程中利用高分辨率X-CT监测岩心内部CO₂运移过程，并计算每个切片的驱替效率和封存容量。本文还利用有有限元COMSOL软件模拟了相同条件下CO₂在岩心中的运移过程。实验和模拟结果均表明，驱替过程可以分为三个步骤：初始通道生成、通道扩展和通道稳定。岩心内部的孔隙度分布和粘土夹层排列方式是影响CO₂运移和分布的主要因素。当粘土夹层开口指向CO₂入口时，粘土夹层起到封堵和截流的作用；当粘土夹层开口背向CO₂入口时，粘土夹层起到疏流的作用。本试验可为CO2-EWR储量评估和场地安全性评价提供基础分析参数和尺度泛化模型。
 

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