九州大学研究人员模拟二氧化碳在地下岩层的活动状态

对封存二氧化碳的岩层进行更细致的建模能有助于了解其封存能力和泄漏风险。

为确保二氧化碳的有效封存，尽可能将泄露风险降至最低，有必要详细了解目标地点的岩层内部的液体流动情况。

这种程度的细致自然需要先进的技术，而九州大学的国际碳中和能源研究所（I2CNER）和地球资源工程系就正在为此进行研究。

“我们的想法是，如果我们可以建造一个细致且逼真的目标封存地岩层模型，就可以精确地确定二氧化碳取代水的方式，”第一作者I2CNER 的Takeshi Tsuji解释道。“我们可以利用这个模型来帮助我们估计二氧化碳封存容量和泄漏风险。”

已有的研究很多都是关注二氧化碳在多孔岩层中的流动，但这些研究使用的计算机模型相对简单，通常都假设孔隙的大小和形状相同，而且分布均匀。“这些技术和简单的实验室模拟限制了我们了解众多潜在的地下二氧化碳储层的能力，”共同研究作者Fei Jiang说道。

研究人员利用X光微型计算机断层扫描技术，这种技术与医院中观察人体内部的技术类似，再将得出的结果与详细的数学模拟相结合。使用这个“数字岩石模型”，他们能够制二氧化碳替代地下水的图片，并确定实际情况下岩层二氧化碳封存的最佳条件。

研究人员将这种方法应用于砂岩样品，以前所未有的细致程度研究流体在岩石内部的运动，加深了研究人员对二氧化碳注入岩层后在其中的细微变化的了解。“我们能够观察出砂岩样品中流体置换的主要机制，”Tsuji解释说，“根据砂岩的特性，我们可以确定用于天然岩层中二氧化碳封存的最主要流程。“未来，如果可以从潜在的封存点采集岩石样本，可以用这种方法来分析岩层的封存潜力，并帮助发展CCS这种减少碳排放的技术。