煤基CO2地质封存是温室气体减排的重要方式,但也存在地下CO2泄露的安全风险.为了评估煤基CO2地质封存的安全性,采集沁水盆地南部胡底矿3号煤顶板泥质粉砂岩样品,模拟实验研究"CO2-H2O-岩"反应中柱状试样人工裂缝形貌、全岩矿物组成与CO2导流能力变化.结果表明:方解石脉溶蚀、次生矿物充填与外部有效应力共同影响试样裂缝导流能力.原始渗透率为0.016×10–3μm2的低渗试样,方解石脉溶蚀导致实验前期渗透率升高;随着反应进行,有效应力主导下裂缝闭合,渗透率呈"先升后降"变化趋势;原始渗透率为3.785×10–3μm2的高渗试样,H2CO3不断溶蚀裂缝壁面长石等矿物,并产生高岭石等次生矿物混合充填于裂缝中,使渗透率持续降低.煤基CO2地质封存过程中,较高的注入压力导致顶板产生人工裂缝;CO2注入施工结束后,次生矿物充填及有效应力增大使裂缝导流能力快速下降,因此,煤中封存CO2沿顶板裂缝长期泄露的风险较低.
CO2地质封存 顶板 裂缝 导流能力 渗透率