近日，中国科学院武汉岩土力学研究所白冰研究员等的最新研究成果—CO₂地质封存中的泄漏与密封：驱动力、阻力与机制(Leakage and Sealing in CO2 Geological Storage: Driving Forces,Resistance and Mechanisms)在GeoStorage《地质储存》(英文刊)在线发表。欢迎下载、阅读、转发和引用！

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引用格式：

Hao M, Bai B, Wu HQ, et al. 2026. Leakage and Sealing in CO2 Geological Storage: Driving Forces, Resistance and Mechanisms. GeoStorage, 2(2), 106-136. DOI: 10.46690/gs.2026.02.02.

一、研究背景

全球 CCUS 正在走向规模化，CO2地质封存的泄漏风险是重大关切，对“泄漏”与“封闭”行为的准确界定与理解十分关键。如何从多尺度背景下界定泄漏行为，是实现精确泄漏-封闭建模、监测与管控研究的基础。

二、核心内容

1. 多尺度视角解析封存系统，分类泄漏模式

      构建孔隙—岩心—储层—场地—盆地五级多尺度体系，明确不同尺度的运移与封闭主控机制。孔隙尺度以毛细封堵、溶解矿化为主，岩心尺度受多相流与矿物反应控制，储层至场地尺度由断层、盖层、井筒主导，盆地尺度则由区域构造与压力累积决定整体安全性，为跨尺度机理耦合提供了统一框架。进一步厘清了三大核心泄漏通道与演化模式。断层易因孔隙压力升高活化剪切，形成快速渗漏通道；盖层会因水力破裂、剪切破坏或毛细屏障失效发生突破；井筒则因水泥碳化、界面脱粘、腐蚀成为工程薄弱点。泄漏模式可按路径、速率、时间、空间分为孔隙型/裂隙型、缓慢/突变型、连续/间歇型、局部/全局泄漏。实际泄漏多为多机制耦合，在浮力、压力与对流扩散共同作用下复杂演化。

图1 盖层CO2泄漏路径示意图

图2 CO2地质封存泄漏模式分类及特点

2. 明确界定多尺度泄漏-封闭-运移的核心概念及动阻力平衡作为封存安全的本质

      为体现CO2地质封存涉及的多尺度特性，明确区分“泄漏”与“运移”、“转化”等概念的本质差异。首创 “对象-过程-边界（OPB）” 多尺度统一界定框架，强调：运移指 CO2在某一尺度范围内的内部运动与再分布，未突破该尺度的系统边界；泄漏指封存于地下储层中的CO2，在压力梯度与地质条件驱动下，由储层内部向外部运移，并突破其所在对象的系统边界、进入非目标区域的过程；封闭指物理、化学或力学机制阻止 CO2突破边界、维持其受限于目标范围的能力。明确封存安全本质是驱动力与阻力的动态平衡：浮力、压力梯度为主要驱动力，毛细密封、矿物反应、结构圈闭构成核心阻力，不同尺度下阻力衰减与泄漏风险存在显著差异。

图3 定义CO2泄漏和封闭的多尺度对象-过程-边界框架

图4 CO2多尺度泄漏与封闭概念框架

3. 构建压力管理闭环管控体系支撑工程实践

     基于多尺度泄漏与封闭的定义与核心动力学机制，建立以压力管理为核心的闭环管控体系。通过设定压力阈值、优化注入方案、开展多尺度监测与实时预测，实现 “监测—预测—调控—干预”全流程风险防控，为大规模封存的工程实践提供可行思路。

图5 CO2地质封存中面向泄漏的压力管理框架

展望：封存系统中多尺度泄漏与封闭的动态平衡演化及压力的主动管理，是安全风险评估防控的理论基础。未来研究需发展跨尺度多物理场耦合模型，结合智能监测与实时调控技术，推动封存由“被动响应”向“主动预防”转变，为 CO2地质封存的理论创新、风险评价及封存长期安全运行提供科学保障。

三、作者简介

第一作者：郝敏，中国科学院大学2025级硕博连读生，主要从事CO2地质封存与地热开采利用交叉研究。

通讯作者：白冰，中国科学院武汉岩土力学研究所研究员，本科毕业于中南大学，并于中国科学院岩土力学研究所获得博士学位。其主要研究方向围绕碳中和相关技术，涵盖二氧化碳地质封存、深层地热资源开发、地质能源储存及固体废物处理等领域。