二氧化碳深部咸水层封存因封存潜力巨大，技术可行，且已有实际的工程运行而备受关注。但超临界二氧化碳注入封存场地后改变应力分布，可能导致断层活化甚至产生新的断裂，形成二氧化碳逃逸的可导性通道，降低封闭安全系数。因此，封存场地的储—盖—断层力学性质的不确定性研究，对避免诱发断层活化及保障施工安全具有重要意义。
中国科学院武汉岩土力学研究所针对国内第一个全流程二氧化碳深部咸水层封存示范工程项目，开展了场地的盖层完整性和密封性研究，根据场地内部构造发育特点，采用响应面分析法结合Box-Behnken实验设计来评估各影响因子的统计显著性，并预测盖层保持密封稳定时各影响因子的最优化组合。在断层发育的地区，采用响应面分析法结合飓风分析法（图1）两步骤的统计实验设计方案开展不确定分析，来评估各影响因子对盖层完整性和诱发地震震级的统计显著性（图2），并预测其各自的最优化组合。基于对两步骤的统计实验精细设计，通过计算结果的方差分析，将得到的各影响因子根据其对盖层完整性和诱发地震震级的统计显著性大小进行显著程度分区。最后，以盖层完整性和诱发地震震级为预测响应值，通过最优化设计预测显著性较强的影响指标的最优化组合。本研究方法涉及封存地层存在断层的情况，对指导封存场地选址也有重要价值。
本研究部分成果已发表于国际知名期刊“Engineering Geology”和“Natural Hazards”上，通讯作者为中国科学院武汉岩土力学研究所李琦研究员。该研究成果得到国家自然科学基金、国土资源部公益性行业科研专项和科技部国家科技支撑计划共同资助。
图1. 飓风分析中库伦破坏应力相对变化情况
图2.各指标及其相互作用的显著性
附件下载：
鄂公网安备 42010602003514 