二氧化碳强化地热系统中流体流动系统的演化

二氧化碳增强型地热系统将使用二氧化碳代替水作为热传输流体，并实现二氧化碳地质封存作为一项附带效益。然而，流体-岩石化学和力学相互作用的微观力学机制仍然是模糊和未解决的。

在地热井投产前，人造裂缝对储层增透和增产具有重要意义。在没有热冲击或高热梯度的情况下，热应力的产生主要有两种机制:（1） 不同矿物之间的热膨胀系数差异性， （2） 单一矿物内部的热膨胀各向异性。通过粉末XRD进行定量相分析（利用TOPAS软件细化Rietveld结构） ，可以得到粉体的热膨胀系数（线膨胀系数和体积膨胀系数）及其各向异性。采用颗粒流程序 （Particle flow code， PFC），利用各复合材料的热膨胀系数研究花岗岩的断裂形态。该项目将有助于解释温度（高温和低温）作用下岩石的破坏机理。

分子动力学（MD）是研究原子和分子物理运动的一种计算机模拟方法，在微观长度和时间尺度与实验室宏观世界之间起着桥梁作用。采用MD模拟可以研究花岗岩矿物和储层流体的力学和热力学性质。团队成员已应用LAMMPS软件研究了花岗岩矿物的应力-应变曲线及相应的泊松比。下一步是构建多相结晶矿物（花岗岩或其他储集岩），研究其力学性质（基本力学参数和裂缝起裂扩展），流体（水或超临界二氧化碳）与岩石之间的相互作用机理（扩散、化学反应、界面张力等）。同时采用XRD、SEM、CT和纳米压痕等实验方法来验证我们的模拟结果。