实验室液压机是 CPG 研究的关键模拟引擎，通过复制深层地下环境中巨大的岩石静压力来模拟。它对岩心样品施加受控的轴向或等静压力，模拟 2.5 公里或更深处的特定物理条件。
核心要点：液压机的价值在于其在项目开始前预测“原位”行为的能力。通过对岩石样品进行高压压缩测试，研究人员可以量化储层岩石的变形方式以及渗透率的变化，从而提供验证 CPG 系统的结构稳定性和流体流动性的必要数据。
模拟深层地质条件
在此背景下，液压机的首要功能是弥合地表实验室条件与深层地热储层极端环境之间的差距。
复制岩石静压力
在 2.5 公里的深度，上覆岩石（覆盖层）的重量会产生巨大的压力。液压机通过对岩石样品施加精确的载荷来模拟这种“岩石静压力”。
受控压缩测试
该设备并非简单地压碎样品，而是以受控的方式施加压力——无论是轴向（从顶部和底部）还是等静（来自所有方向的均匀压力）。这使得研究人员能够观察岩石在现场遇到的特定应力矢量下的行为。
确保数据精度
需要高精度的液压机才能在特定持续时间内保持稳定的压力。这种一致性最大限度地减少了测量误差，确保观察到的岩石物理变化是由模拟环境引起的，而不是设备波动。
CPG 可行性的关键参数
为了使 CPG 系统能够运行，超临界 CO2 必须有效地在岩石中循环。液压机有助于确定储层岩石是否能够维持这一过程。
分析孔隙压缩
在高压下，岩石中的微观孔隙可能会坍塌或收缩。该设备允许研究人员测量这种“孔隙压缩”，它直接影响储层的储存能力。
测量渗透率变化
渗透率决定了流体在岩石中流动的难易程度。压缩测试揭示了地质压力是否会关闭流动通道，这将阻碍 CO2 羽流的流动性并降低能源提取效率。
评估长期稳定性
通过观察负载下的物理变形，研究人员可以评估岩心的结构完整性。这些数据对于预测储层基础设施在地说地热发电厂数十年寿命期间是否能保持稳定至关重要。
理解权衡
虽然实验室模拟是必不可少的，但认识到将实验室数据转化为现场应用的局限性至关重要。
样品尺寸限制
液压机测试的岩心相对较小。它无法完全考虑宏观储层中存在的大规模地质非均质性，例如主要断层线或不同的岩层。
静态与动态的差距
标准的压缩测试通常是静态的（恒定压力）。虽然它们模拟了地球的“重量”，但它们可能无法完全捕捉 CO2 与岩石之间随时间的动态化学相互作用，这也会改变岩石力学。
为您的目标做出正确选择
在分析来自液压机模拟的数据时，请根据您的具体项目目标调整您的重点：
- 如果您的主要重点是储层安全：优先考虑结构变形数据，以确保岩层在岩石静压力下不会意外坍塌或破裂。
- 如果您的主要重点是能源效率：优先考虑渗透率和孔隙压缩数据，以验证 CO2 是否能在目标深度自由地流过岩石。
最终，实验室液压机提供了降低深层地热投资风险所需的基准机械真相。
总结表：
| 模拟参数 | 研究目标 | 关键指标 |
|---|---|---|
| 岩石静压力 | 模拟 2.5 公里以上深度压力 | 结构变形和承载能力 |
| 孔隙压缩 | 评估储层储存能力 | 微观孔隙体积变化 |
| 渗透率测试 | 评估 CO2 流体流动性 | 压力下的流动通道稳定性 |
| 轴向/等静载荷 | 现场特定应力矢量 | 原位岩石力学行为 |
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参考文献
- George Antoneas, I.P. Koronaki. Geothermal Solutions for Urban Energy Challenges: A Focus on CO2 Plume Geothermal Systems. DOI: 10.3390/en17020294
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
