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CO2地下咸水层封存因存储地点分布广泛和封存容量巨大,被认为是最具发展潜力的CO2地质封存方法,受到各国政府和研究机构的广泛重视。理解CO2/盐水在多孔介质内的多相运移规律,是预测CO2在咸水层内的归宿以及评估咸水层封存容量的重要依据。储层岩石通常具有显著的非均质性,可以对CO2/盐水的多相运移产生影响,并控制CO2在储层岩石内的封存行为,因此分析岩石非均质性对CO2/盐水多相运移的影响规律具有重要的理论研究价值。润湿性及其非均质性是影响多相流动的重要因素。本文首先采用Lattice Boltzmann方法数值建模了多孔介质骨架颗粒表面润湿性的非均质性对CO2/盐水多相流动的影响。计算结果表明CO2羽的运移路径具有明显的选择性,优先通过CO2-湿的区域,导致指进现象的发生,降低了CO2对孔隙水的驱替稳定性,并造成一部分孔隙水无法被驱走,而引起残余水饱和度升高。胶结物主要通过改变孔隙连通性、缩小流动通道以及造成死孔来影响CO2/盐水的多相流动过程。本文基于相场法分析了由胶结物引起的孔隙结构非均质性对CO2/盐水多相流动规律的影响。计算结果表明：1)在胶结物数量相同的情况下,死孔对于CO2流动路径的影响要显著大于连通性的改变和流道缩小的影响；2)大部分情况下,胶结物主要对多相流动起阻碍作用,但当胶结物堵塞形成高渗透结构时,CO2会趋向于向高渗透结构内流动,此时胶结物起促进作用。多孔介质孔隙结构非均质性是控制了CO2局部封存中的多相流动过程的重要因素,本文在孔隙尺度下对CO2局部封存进行了的影响因素分析,揭示了CO2局部捕获机制的作用机理和本质主导因素。结果表明：1)狭窄孔喉是引起CO2局部封存行为的重要原因；2)保持孔喉不变,流道数增加将导致渗透率增加从而抵消毛细管力增大对CO2局部封存的影响,使得毛细管力封存机制失去作用；3)连通性对于CO2局部封存的影响主要体现在异质层前,可以减少CO2有效驱替面积,从而降低CO2饱和度。