咸水层二氧化碳封存试验的水文和地球化学监测

水文和地球化学监测是典型试验场地特征描述和二氧化碳利流监测的主要组成部分。本次试验把二氧化碳注入德克萨斯州北部海湾地区河成三角洲Frio地层的含咸水砂层。注入的二氧化碳在原地形成超临界相，与周围咸水相比超临界相二氧化碳具有气体特征（低密度和粘度），而一些二氧化碳溶解于咸水。典型试验通过1个注入井和1个监测井完成。在两个水井均开展了压力和流速监测；在监测井持续采集地表流体样品和定期采集井下液体样品。在二氧化碳注入之前开展的场地特征描述包括：在抽水试验的同时进行压力瞬变分析，来评估单相流动特征；确定注入井和监测井之间的水力连通性；确定对应的边界条件以及分析地层范围内的环境条件。此外，在注入二氧化碳前开展的示踪剂试验，有助于评估在单相条件下注入井和监测井之间的动态孔隙率和流径的几何形状。在注入二氧化碳前开展的地球化学采样，能为随后开展的地球化学监测提供基准，并有助于确定注入二氧化碳时使用的最佳示踪剂。在二氧化碳注入期间，开展水文监测来评估两相流动特征，并协助监测注入的二氧化碳羽流的运动；而通过地球化学采样能够提供二氧化碳和示踪剂到达监测井的直接证据。而且，含有二氧化碳的水能起到弱酸的作用，可与含水层内多种矿物发生反应，在监测井采集水样时可提供明显的化学信号。单相示踪剂试验和二氧化碳（以及与二氧化碳同时注入的示踪剂）的临界点曲线对比结果显示：超临界二氧化碳与固有咸水之间存在两相流动过程：为了有效地把二氧化碳封存于咸水含水层，必须充分了解二氧化碳封存场地当前存在的不确定性因素。