用地质方法将从烟气中捕获的二氧化碳(CO2)封存到深部不可采煤层是一种可有效减少温室气体排放的方法,且注入成本可由回收的煤层气资源部分或全部抵消。煤层气(CBM)开采及注二氧化碳提高煤层气采收率(CO2-ECBM)并封存二氧化碳过程机理复杂,可用数学模型和数值模拟对其进行表征。本文研究了Uinta盆地Buzzard Bench高挥发性烟煤(Ferron煤)CO2储存能力和CO2-ECBM潜力。该区是美国最知名的煤层气产区之一,其靠近燃煤电厂且煤层气开采历史悠久。首先构建了一个三维地质模型,利用现有的伽马和密度测井资料构建煤层三维模型,利用地质统计学技术构建上覆岩层的三维模型,该典型模型可在垂直和水平方向上开展非均质性研究。之后,建立了一个动态储层模型,并利用历史拟合对实际甲烷产量进行了校正。在历史拟合之后,用两口注入井和两口生产井进行了CO2注入和甲烷生产模拟。流体流动模拟结果表明,在20年内,可注入CO2116万吨、封存CO2115万吨。此外,可同时开采139.5亿立方英尺的甲烷。由于煤基质膨胀导致渗透率降低,甲烷采收率降低了19%,注入CO2量降低了29%。这证明了即使在二氧化碳注入过程中,煤基质膨胀可能会降低渗透性,但注入二氧化碳方法依然可行。为了克服渗透率变化产生的问题,提出了最大限度地提高注入和封存能力的注采策略。