二氧化碳地下封存是“双碳”目标的重要路径之一，深层咸水层是具有巨大的封存潜力且现在最有前途的地质储存空间。二氧化碳咸水层封存的主要影响因素包括注入温度、注入速率、注入压力、注入时间等，而注入温度则是影响二氧化碳溶解度和水岩反应的关键因素，例如较低的温度会导致二氧化碳溶解度升高，但水岩反应速率降低。
中国科研实验室地质与地球物理研究所赫建明研究员团队利用TOUGHREACT软件建立了储-盖层二维流动模型和储-盖层水-岩反应模型。研究了不同温度下二氧化碳注入后的流动过程、水岩相互作用以及封存机制的时空动态演化，包括二氧化碳羽流迁移、热传导、溶质运移以及不同封存机制随时间的贡献。具体分析了注入温度如何增强或抑制各种封存机制。
结果表明：注入温度降低促进了二氧化碳在地层水中的溶解，减少了干井区面积，缩短了二氧化碳迁移距离；随着注入温度的降低，100 m范围内溶解封存量增大，而矿化封存量降低，温度的影响随着时间的推移而减弱（图1）。在鄂尔多斯盆地石千峰组中，方解石和片钠铝石是主要的固碳矿物（图2）。温度变化会在距井约100 m的范围内形成一个温度影响区。随着注入温度的降低，对该区域溶质运移的影响和水岩反应的抑制作用增强（图3）。较低的注入温度也增加了早期的泄露风险；在随后的50年里，低温也会降低靠近井的储层顶部的地层压力，从而降低了泄露风险。该研究为优化二氧化碳注入策略给予了新的视角。
图1 不同捕集机制下二氧化碳捕集量的时间演化(a) 井周100米范围内；(b) 整个系统
图2 注入温度降低对石千峰组矿化封存机制扰动示意图
图3 观测点处矿物体积分数随时间的变化(a) 方解石；(b) 奥长石
研究成果发表于国际学术期刊Energy（何永彬，赫建明*，张义祥，王泽华，张召彬，李守定，李晓.Influence of Injection Temperature on CO2 Storage Dynamics in Saline Aquifers: Insights from THC-Coupled Process Modeling[J]. Energy, 2025: 135387.DOI: 10.1016/j.energy.2025.135387.）。
何永彬（博士生）
