良好的储层可注入性是优质CO2地质封存场所的必备条件,注入井周围盐水蒸发造成的盐析作用是导致CO2可注入性损害的关键因素之一。本文系统综述了CO2地质封存背景下的盐析作用实验研究进展。首先,系统总结了盐析作用研究常用的实验装置,包括岩心驱替实验系统、微流控芯片实验系统以及烘箱干燥实验系统,详细介绍了各装置的实验流程、技术优势及相应的应用场景。随后,在概述盐析形成机制的基础上,总结了储层尺度与孔隙尺度下盐析结晶特征及其宏观和微观分布特征(图1)。最后,本文重点探讨了盐析作用的控制因素,按照地层水、岩石、气体及注入工况四大方面进行总结。在所有影响因素中,地层水矿化度、二氧化碳注入速率及储层初始物性是决定盐沉淀量、分布特征及注入能力损害程度的最关键因素。储层多尺度非均质性(图2)与岩石润湿性(图3)对盐析的影响正受到日益广泛的关注,而地层水与气体组分的影响研究相对薄弱,普遍认为其对盐析的影响较为轻微。此外,由于实验样品尺寸的局限性,岩心驱替实验与微流控芯片实验中可能低估了地层水的异位补给作用,这可能导致此类实验普遍显著低估了局部盐析含量,进而对CO2注入过程中的地层干燥演化过程做出不准确的预测。

图1. 盐自形单晶体和盐微晶集合体:(A-B)微流控芯片实验(Kim et al., 2013; Miri et al., 2015)、(C)岩心驱替实验(Tang et al., 2023)、烘箱干燥实验

图2. 储层孔隙结构非均质性对盐析作用的影响:(A)相对均质孔喉的砂岩、(B)相对非均质孔喉的碳酸盐岩(Akindipe et al. 2021)

图3. 岩石润湿性对盐析作用的影响(He et al. 2019)
本文系统综述了CO2地质封存背景下的盐析作用研究进展,更为重要的是指出了该研究领域亟待解决的科学问题,能够为盐析缓解方法的制定提供一定的理论基础。论文发表在Geoenergy Science and Engineering,第一作者和通讯作者为太阳成tyc7111cc孙小龙,合作者包括太阳成tyc7111cc刘可禹、操应长、远光辉、邓晨光、深圳大学安森友、奥斯陆大学Helge Hellevang以及巴塞罗那大学Anna Trave、Enrique Gomez-Rivas、Juan Alcalde。
论文信息:Sun, X., Liu, K., An, S., Hellevang, H., Cao, Y., Alcalde, J., Trave, A., Yuan, G., Deng, C., Gomez-Rivas, E. (2025). A review of experimental investigations on salt precipitation during CO2 geological storage. Geoenergy Science and Engineering, 244, 213451. https://doi.org/10.1016/j.geoen.2024.213451