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不同溫壓條件、水環境對CO2溶解度及界面張力的影響規律
來源：煤炭學報 瀏覽 1448 次 發布時間:2024-07-09
隨著全球碳排放問題日益嚴峻，采空區CO2封存作為解決煤炭行業碳排放難題的重要技術手段，顯現出其巨大的應用潛力和戰略價值。該技術不僅可實現廢棄礦區資源的二次利用，還有助于實現碳排放的大幅度減少。通過采用先進的實驗設備和理論模型，研究團隊對采空區CO2封存的關鍵科學問題進行了系統的探索，獲得了一系列重要發現和理論進展。
首先，通過原位界面張力測定儀開展的實驗揭示了不同溫壓條件下CO2與地層水系統間的界面張力（IFT）變化規律。研究發現，儲層壓力的增加會導致IFT顯著降低，而溫度升高時，IFT會略有上升。此外，礦化度的增加會導致IFT增高，特別是在高溫、高礦化度的環境中。不同的陽離子溶液類型對CO2與鹽溶液之間的IFT也有顯著影響，表現出隨陽離子價態的升高而增大的趨勢。
其次，采用自主研發的地質封存地化反應模擬實驗平臺，研究團隊探討了相同條件下CO2的溶解性。實驗結果表明，CO2溶解度隨儲層壓力的增加而上升，而隨著溫度和礦化度的升高則呈下降趨勢。這些結果對于優化CO2封存策略、提高封存效率具有重要指導意義。
綜合使用統計締合理論和蘭納?瓊斯勢能模型的SAFT-LJ狀態方程以及密度梯度理論（DGT），研究團隊成功預測了界面張力的理論值，并與實驗數據進行了對比，驗證了模型的準確性和實用性。
這些研究成果不僅深化了我們對采空區CO2封存機理的理解，還為評估封存安全性和封存量提供了理論基礎。通過明確溫壓條件和水環境對CO2溶解度及界面張力的影響規律，為采空區CO2封存技術的實際應用和優化提供了科學依據，對推動煤炭行業的綠色低碳轉型具有重要意義。