CO₂地質封存是世界范圍內減少CO₂排放量，緩解溫室效應的重要手段。深部咸水層分布廣泛且CO₂封存潛力大，是最具潛力的CO₂封存場所。因開展CO₂地質封存條件下CO₂與儲層巖石相互作用的試驗成本高昂且持續(xù)時間短，數(shù)值模擬成為研究CO₂長期封存過程CO₂儲層巖石物理和化學性質演化的重要手段。CO₂和儲層巖石化學反應的數(shù)值模型主要模擬飽含CO₂咸水溶液與儲層巖石中含有的礦物發(fā)生反應，導致礦物溶解和沉淀的過程，而礦物的溶解和沉淀會影響儲層巖石孔隙率和滲透率。數(shù)值模擬建模過程中礦物熱力學和動力學參數(shù)的取值差異，導致礦物溶解和沉淀速率的差異，加大了地球化學模擬結果的不確定性。因此，對礦物熱力學和動力學參數(shù)取值不確定性如何影響巖石孔隙率和滲透率模擬結果，進而影響CO₂封存風險開展量化研究，可為CO₂地質封存工程的風險評估提供依據(jù)，具有重要的工程意義。

　　本研究在CO₂地質封存領域首次采用任意混沌多項式法（arbitrary polynomial chaos，aPC），對化學反應建模過程中礦物熱力學和動力學參數(shù)的不確定性影響巖石滲透率演化模擬結果的程度進行了定量分析。研究結果表明，因CO₂地質封存條件下礦物溶解和沉淀模擬結果總是與不確定性聯(lián)系在一起，因此在報告礦物溶解和沉淀模擬結果時，必須考慮不確定性。不同文獻報道的化學反應平衡常數(shù)、速率常數(shù)和比表面積數(shù)值的差異是造成巖石與CO₂反應后滲透率演化模擬結果產(chǎn)生不確定性的主要原因?？紤]參數(shù)不確定性的巖石滲透率模擬結果與原始結果相差幅度最高達24%，無定形態(tài)二氧化硅沉淀反應的平衡常數(shù)、無定形態(tài)二氧化硅沉淀反應的速率常數(shù)和石英的比表面積是對模擬結果影響最大的三個參數(shù)。

　　本研究相關成果已發(fā)表于地球科學數(shù)值模擬領域知名期刊Computational Geosciences，第一作者為張力為研究員。相關成果同時在科學出版社近期出版的《二氧化碳地質利用與封存的風險管理》一書中作了詳細闡述。該書主編為張力為研究員、李琦研究員。

　　論文題目：Application of arbitrary polynomial chaos (aPC) expansion for global sensitivity analysis of mineral dissolution and precipitation modeling under geologic carbon storage conditions

　　論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10596-020-09953-6

圖1 應用任意混沌多項式法（aPC）分析礦物溶解與沉淀反應相關參數(shù)不確定性影響巖石滲透率模擬結果的流程圖

　　圖2 《二氧化碳地質利用與封存的風險管理》專著封面