含水层压缩空气储能过程中储层渗流特性及地球化学过程研究进展

左 锐，潘明浩，刘嘉蔚，胡立堂，郑世达，徐祚荣，王金生*

1. 北京师范大学水科学研究院，北京 100875

2. 地下水污染控制与修复教育部工程研究中心，北京 100875

在碳达峰、碳中和重大战略目标推动下，我国致力于构建更加清洁、高效的能源体系[1]，使可再生能源这一有效降碳措施成为未来能源结构中的主导力量[2]. 风能、光能等可再生能源具有分散性、不稳定性等特点，随着用电峰谷差距增大、电力系统转型压力大等问题涌现，化解可再生能源大比例并网的电力系统稳定性风险势在必行[3]. 二氧化碳捕获封存、地质储能等技术均是实现“双碳”目标的重要地质手段[4]，其中储能技术对于提升可再生能源与发电-负荷动态平衡的匹配能力具有决定性作用[5].

压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)是具备规模化应用潜力的物理储能技术[6]，具有更高的储存规模、场地选址灵活性[7]. CAES系统一般由压缩机、膨胀机、储气库等部分构成[8]，储气库性质将直接影响储能规模及运行成本. 常见的CAES地质储气库包括天然盐穴、含水层、废弃矿井等，其中，含水层储气库具有建设成本低、分布广泛、容量可控等优势[9-10]，其可行性已在美国匹兹菲尔德(Pittsfield)场地试验等实践案例中得到充分证明[11-12].

水-气驱替多相流过程是利用含水层储能时主要的微观过程[11]，由于CAES系统以注入-开采循环方式运行，由此带来频繁的物质、能量变化将对储层渗流条件产生不利影响[13]. 已有探索经验表明，外界气体参与的水-岩反应及其导致的储层渗透性变化是影响储能效率的关键不确定因素[12,14]，因此，对储层渗流特性及地球化学过程的研究是进一步论证技术可行性、优化系统效率的关键环节. 通过梳理含水层压缩空气储能 (compressed air energy storage in aquifer,CAESA)技术发展历程及实践案例，重点阐述决定储层渗流特性的渗透性参数及其中的地球化学过程，以期为CAES技术发展提供储层角度的研究参考.

1 CAESA技术进展

1.1 技术发展历程

CAES的基本原理(见图1)：将电能转换为压缩空气势能进行储存，在用电时将其加热释放[15].CAESA系统运行时，首先将气体注入储层驱替原位地下水，通过气-水界面运动产生压力支撑，形成初始气囊[16]，进行压缩空气的注-存-采循环[17]. 理想的CAESA地层结构通常由封闭性良好的盖层和渗流条件适宜的储层构成[18]，盖层应具有较高的临界压力[19]，并能形成较大的自然圈闭范围[20]，以美国Pittsfield场地为例，目标储层选定为渗透性较好的St. Peter石英砂岩，上覆多组白云岩、灰岩地层[10,21]，盖层封闭性、储层渗流条件均较好.

图1 CAES系统的结构示意[9]Fig.1 Configuration of CAES system[9]

CAESA这一概念借鉴于利用多孔介质进行天然气储存的相关实践经验[22]，20世纪60～70年代，由于全球电力系统峰谷负荷压力不断增大，学术界开始提出进行规模化的含水层储能[6,23]. 20世纪70年代，美国太平洋西北实验室等机构开始集中论证规模化CAESA的可行性，例如，Stottlemyre[24]通过数值模拟手段对枯竭天然气储层及含水层的储能稳定性进行初步定性研究，分析了孔隙度、渗透率等选址参数标准；Wiles[25]于1979年通过数值模型对多孔介质CAES进行了热力学过程分析. 为实际验证技术可行性，美国能源部于1981年通过CAES研究计划，在伊利诺伊州匹兹菲尔德(Pittsfield)附近的背斜结构砂岩含水层中进行注气-抽提试验，成功实现气囊的构建、气体的注采循环，验证了储层良好的流体迁移特性及上覆盖层稳定性，初步证实CAESA的可行性[26-27].Allen等[28]于1981年对Pittsfield试验进行了整理描述，并分析该区域适合进行CAES的场地条件；1983年，Allen等[10]进一步分析探讨地质条件、运行参数等要素对储能系统的影响；Wiles等[21]则通过数值模型探究了Pittsfield场地试验中的气囊形成、底水锥进等过程，以配合场地试验的推进. 20世纪90年代以来，由于试验成本原因及变负荷电站的迅速扩张[6]，CAESA研究逐步进入缓慢发展时期(见图2).进入21世纪以来，随着可再生能源发展及其利用效率问题的出现，规模化含水层储能再次受到广泛关注. 在此背景下，美国爱荷华州于2006年部署首个规模化含水层储能电站建设计划，设计装机规模达到268 MW[29]. 经过详细的地球物理探勘及数值模拟分析，发现目标储层性质无法达到预期水平，实际储能规模相比预期减小76%，于2011年暂停实施该项目[30].

图2 CAESA的总体研究趋势时间线[6]Fig.2 Overall timeline of CAESA development and research trends[6]

2010年以来，国内外学者以数值模拟为主要手段探究气囊形成、储能效率、热循环过程等关键问题. Jarvis[31]通过TOUGH2程序构建美国南卡罗来纳地区压缩空气储层数值模型，并基于模拟结果解释平直含水层作为压缩空气储层的可行性. Guo等[13]于2016年基于TOUGH2程序EOS3模块探究了地质结构、储层渗透率等对初始气囊、气体循环的影响，定义了系统循环次数(system cycle time, SCT)作为评价系统性能的指标. 同年，Guo等[32]基于德国Huntorf盐穴储能电站分别构建盐穴储层、含水层储层的二维模型，证实了含水层储层相比盐穴具有更高的储能效率. 随后，Guo等[33]又进行了含水层热能储存(ATES)耦合研究、储能循环运行性能研究等一系列数值模拟研究. 为分析2010年以后CAESA的研究情况，在Web of Science核心合集中检索并通过文献计量学分析作图(见图3)发现，2010年后国内外关于CAESA研究热度呈现出整体上升趋势，研究主题主要包括系统(system)、模拟(simulation)、效率(performance)、优化(optimization)等.

图3 2010—2021年CAESA的WoS文献计量学分析Fig.3 CAESA development during 2010-2021 based on WoS bibliometric analysis

1.2 场地尺度探索

1.2.1 Pittsfield场地试验

已实现商业化运行的CAES电站多采用天然盐穴作为储气空间[34-35]，其弊端在于，储能时产生的热量可能导致盐穴空间发生蠕变[36]，而天然盐穴往往远离电力负荷平衡需求较大的区域，由此可能带来较高的输电成本[37]. 世界首个CAESA场地试验为美国能源部牵头实施的匹兹菲尔德项目(Pittsfield Field Test)，该项目对于CAES技术发展具有里程碑意义.

美国能源部于1981−1984年在匹兹菲尔德附近选定由背斜结构所圈闭的适宜储层，储层岩性以砂岩为主(见图4). Allen等[17]通过在匹兹菲尔德开展的200~300 m埋深场地试验，评估了周期性注入-抽取压缩空气的可行性，分析了储能过程对储盖层、井筒的物理、化学、矿物学影响，并同步进行数值模拟以对比分析试验中的气囊形成、底水锥进、热循环过程. 场地设置1口注采井，在距离注采井2、8 m处设置2口传感器观测井，在距离注采井100~300 m范围内设置多个观测孔[21]. 试验目标储层为St. Peter组石英砂岩含水层，储层埋深197~266 m，平均孔隙度为20%，水平方向平均气体渗透率约为700 mD，具有良好的流体储存、渗流条件[6]. 储层平均初始压力为1.144 5 MPa，初始温度为14 ℃，临界气体、水饱和度分别为0.28、0.90[38].

图4 匹兹菲尔德场地试验盖层-储层剖面示意[9,17]Fig.4 Schematic section of caprock-reservoir profile in Pittsfield Field Test[9,17]

1982年10月，2.1×106m3空气(温度加热至接近储层温度)被注入该目标储层，开始进行为期6个月的初始气囊形成作业[17]. 气囊形成及后续循环注入-抽取试验充分验证了利用含水层进行压缩空气循环储存的可行性. 在对压缩空气进行化学成分跟踪时发现，由于储层中的硫化物矿物(如黄铁矿FeS2)发生氧化反应，导致工作气体发生了O2成分损耗[17]. 此外，连续地底水锥进使井筒周围的砂岩发生地球化学降解，最终导致孔隙堵塞，温度越高，地球化学过程速率越快[21]. Allen等[10]在总结Pittsfield试验时提出，热膨胀、矿物溶解及其他化学反应将使储层性质发生变化，且储层中的氧化反应同样不可忽视.

1.2.2 Iowa储能工程

爱荷华储能公园工程(Iowa Storage Energy Park,ISEP)是世界首个CAESA商业化工程规划，该工程目标储层为埋深3 000英尺(约914 m)的砂岩含水层[9]，预计储能规模268 MW，计划在投入商业运行后与附近风力发电站连接，以耦合其100 MW风力发电能力. 爱荷华州是美国风力发电能力较强的地区，应用储能技术耦合其风电资源优势可以有效弥补风能资源应用过程中的不稳定缺陷. 通过广泛选址，项目确定于得梅因市附近的达拉斯中心(Dallas Center)西蒙山构造(Mt. Simon Formation)进行CAES工程建设[30].在论证了居民接受程度、经济效益等诸多要素后，工程改名为“爱荷华储能公园”，并于2010年开始进行钻孔勘探. 通过对钻孔进行岩芯分析，发现西蒙山背斜厚度相比预期厚度低67%，由此导致实际储气量相比2007年的预期储气量降低约50%. 为进一步确定该区域地层条件，工程后续开展3次钻孔勘探，发现西蒙山背斜的圈闭范围仅为2.4 km2左右，目标储层存在渗透率较低的问题[31]. 最终，经过一系列地球物理勘探及数值模拟论证，认为即使该目标储层孔隙度(16%左右)符合预期，但由于储层渗透率较低，储气量仅能达到预期值的70%，储能规模仅能达到65 MW[30]，故该储能工程项目于2011年暂停实施.

2 压缩空气储层的渗流特性

2.1 储层关键渗流条件参数的确定

构建合理的储层选址评价体系是推动CAESA发展的关键步骤，对储层渗流条件参数的筛选则是其中最重要的环节. 美国太平洋西北国家实验室对CAESA储层的早期探索均以数值模拟为主，Stottlemyre[24]提出储层的孔隙度、渗透率应分别尽量大于10%、300 mD，Wiles[25]补充指出，渗透率、盖层条件分别作为控制气体渗透速率、保证储存空间的直接因素，是最为重要的储层性质参数，储层渗透率可能受到热膨胀、颗粒堵塞、矿物沉淀等物理或化学过程的显著影响，必要时需通过水力压裂等手段人为提高渗透率[25]. 同时期的Smith等[39]通过一维单井井筒模型对储层的几何构型、岩性介质等要素进行了数值模拟分析，筛选出渗透率、孔隙度、储层深度等参数，并认为含水层渗透率、单位厚度上的气体渗流速度是最主要的储层渗流条件参数. 综合分析围绕Pittsfield场地试验进行的一系列研究，可以认为储层关键渗流条件参数主要包括储层厚度、储层渗透率和孔隙度.

此后的储层选址研究中，亦将孔隙度、渗透率列为CAESA目标储层选址评价体系中最重要的渗流条件参数，如Succar等[9]于2008年对CAESA选址要素进行了细化评估，在其分析报告中指出，储层渗透率是针对储能效率及规模的决定性系统参数，其与孔隙度共同决定了单位面积储层上能够实现CAES的孔隙体积，并进一步决定了达到预计储量所需的储能规模. 近年来，储能系统选址评价体系逐步得到完善，目标储层渗透率、孔隙度、地质结构、储层埋深等储层固有要素构成了选址评价体系中主要的参数指标[6]. 董家伟等[20]利用AHP分级法构建CAESA分级指标体系时提出，储层孔隙度、渗透率分别大于16%、500 mD时为最优，孔隙度、渗透率分别在13%~16%、300~500 mD范围内时较为适宜.

2.2 储层渗流条件对储能效率的影响

渗透率是岩体的固有渗透特性. 早期研究认为较低的渗透率将对储能效率与规模产生负面影响[22,40]，当储层渗透率增大时，储能热循环效率将明显提升，因此早期研究提出渗透率应大于300 mD[24]，最好大于500 mD[28]. 但此后有学者指出，高渗透率虽有助于后续渗流循环，但在运行间歇的封闭阶段，则可能加速气囊边界压力扩散及气体逸失[11]，气体驱替地层原位水形成气囊空间的快慢主要与储层水平渗透率有关，与垂直渗透性关系较小，垂直渗透率较小的储层将有助于防止压缩空气抽出阶段不必要的水分渗流返回气囊区域[25]. Guo等[13]于2016年构建水平均质储层数值模型，模拟研究了不同渗透率、孔隙度等参数对系统运行性能的影响. 由模拟计算结果(见图5)可知，在不同的抽出速率条件下，当储层渗透率处于100~300 mD这一较低范围时，系统循环次数SCT较大，即系统效率较高，由此认为100~300 mD为最佳渗透率范围. 研究同时指出，渗透率较低虽将减缓空气流动，限制注入-抽出循环过程中的系统性能，但低渗透率储层中气囊压力逸散较小，有利于气囊工作的持续性；渗透率较高(>500 mD)时，气囊边界向井孔远端扩展，工作气体扩散较远不利于维持气囊的有效体积，反而将大大缩短储能运行周期，降低储能效率.

图5 系统循环次数随储层渗透率的变化情况[13]Fig.5 Variation of system cycle time with reservoir permeability[13]

孔隙度是指矿物颗粒之间的空隙占岩石体积的百分比，作为储层性质评价指标体系中另一重要参数，储层孔隙度将影响压缩空气在介质中贮存的体积. 一般来说，储层孔隙度不应过低，Stottlemyre[24]于1978年提出10%作为砂岩储层孔隙的最小阈值. 此后研究发现，较低的孔隙度将可能使储层中的气-水-岩热传导接触空间增大，加速能量散失，尤其当孔隙度低于某一阈值后，将降低含水层结构中的储存空间，进而在宏观上表现为储能规模的降低. 如Li等[11]于2019年归纳总结含水层储能众多研究中关于孔隙度的论述，将孔隙度最低阈值范围划定为10%~13%.

2.3 储能过程中储层渗流条件的变化

在含水层储能的循环注采过程中，压缩空气与储层中的原位地下水将发生往复驱替运动. 如图6所示，压缩空气进入储层孔隙介质后，原位地下水被气体驱替，水饱和度随之减小，当减小至接近水残余饱和度时，形成残余水并滞留于孔隙结构中，使得孔隙介质中的气体不会到达饱和状态[21]. 反之，在空气抽取阶段，水将驱替压缩空气，但此时孔隙介质中亦存在少量残余气体[11].

图6 气体-水在注-采循环中的微观驱替过程[11]Fig.6 Microscopic displacement process of water-air during the injection-production cycle[11]

孔隙度、渗透率是揭示孔隙空间特征、反映孔喉通道特征的参数，孔隙、孔喉作为储层中的主要渗流空间，其大小、连通性等性质将直接决定储层中的渗流过程，而由于储能过程将给目标储层带来频繁的物质、能量循环，孔隙度、渗透率可能随之发生变化. 由温度改变引起的压缩系数增大是导致岩石渗透率、孔隙度减小的重要原因之一，美国洛斯阿拉莫斯实验室从机械应力角度对砂岩岩样进行试验分析，发现静水压缩与热膨胀条件下孔隙空间明显减小，认为这是由于砂岩岩样随着温度、压力的增加发生致密化而导致的结果[41]. 更多的研究表明，在相对高温高压的储层条件下，外界气体参与的水-岩反应及其所引起矿物溶解、沉淀等过程亦是储层介质微观孔隙结构、宏观渗透率等改变的重要原因[40]. 例如，长石砂岩中钾长石矿物(KAlSi3O8)在有CO2溶于水的情景下，可能发生水解反应产生高岭石等粘土矿物，阻塞孔喉结构，导致渗透率下降[42]；碳酸盐矿物在CO2组分进入储层后可能发生完全溶解；在沉积成岩过程中广泛产生的硫化物矿物活性较强，对深部氧化还原环境的变化较为敏感，尤其对于黄铁矿(FeS2)而言，其在氧化条件下较易分解为硫酸盐和氢氧化物[9]. 在Pittsfield场地试验中，太平洋西北实验室Erikson等[43]通过流动循环试验，对动态流动条件下的岩石渗透率变化给出初步解释，即渗透率变化可能与岩石小颗粒的释放有关，疏松的小颗粒进入孔隙喉道后将堵塞孔喉，进而导致渗透率下降. 1983年，Allen等[10]对可能影响储层渗透率、孔隙度的因素进行归纳，首先提到了温度对于硅酸盐矿物水解反应的影响，即较高的温度将加快反应速率，使得孔隙度、渗透率更易发生变化，并削弱硅-氧之间的化学联系，导致裂隙产生. 其次，由于频繁的热循环，注入井附近的水可能逐渐蒸发，使地下水中的溶解组分(如CaCO3)达到饱和并沉淀，堵塞储层中的小直径孔隙、孔隙喉道.

3 储层渗流条件的地球化学作用

如2.3节所述，应力场、温度场变化以及地球化学作用均可能导致储层渗透性改变，尽管目前对引起CAESA储层渗透性变化的地球化学过程尚无清晰描述，但Pittsfield场地试验、CO2咸水层封存[44]等相关研究经验为认识CAESA储层中的地球化学作用提供了重要研究依据.

3.1 CO2-水-岩反应对储层渗透性的影响

在储层的温度、压力条件下，压缩空气中的重要组分CO2进入储层介质后容易与地层水、岩石等发生化学反应，改变地层水pH并形成弱酸性流体，进而破坏储层原有的物理化学平衡状态[45]. 一般认为，CO2-水-岩反应对储层渗透性的影响主要通过不稳定原生矿物溶解或次生矿物沉淀而产生[46]，这些地球化学反应不仅可能影响孔隙水水质，还将改造孔隙、孔喉微观形态，进而改变诸如孔隙度、渗透率等储层的关键物理性质参数[47]. 地球化学数值模拟是了解中长期CO2-水-岩反应及CO2储存安全性的重要途径，能够充分弥补试验研究的长时间尺度缺陷. 21世纪初以来，诸多学者通过构建数值模型以探究CO2捕获、储盖层CO2-水-岩反应等关键问题，White等[48]于2005年对美国科罗拉多Hunter电站附近的潜在CCS储存砂岩地层进行了CO2地球化学捕获行为的数值模拟，发现超70%的CO2能够以溶解捕获、矿物捕获等方式长期储存于储层中. 不久后Gherardi等[49]及Okuyama等[50]先后利用TOUGHREACT对砂岩、碳酸岩储层中的CO2地球化学行为进行多维度数值模拟，重点论述了矿物溶解、沉淀等过程对盖层封闭性的作用. 对于高温高压条件下的CO2-水-岩反应，水岩反应试验亦是较为有效的研究手段. 基于相关地球化学理论基础及数值模拟结论，研究者主要关注碳酸盐岩、砂岩两类地层介质中的CO2-水-岩反应过程. 例如， Farquhar等[48,51]通过高温高压试验研究证实了CO2-水-岩反应对碳酸盐岩储层渗透性的主要影响机制，即CO2溶于地层水形成的酸性流体溶蚀碳酸盐矿物，产生次级溶蚀空隙通道，最终使储层介质渗透性增加. 但CO2-水-岩之间的复杂作用在导致溶蚀矿物的同时，亦可能导致储层介质渗透性的下降，例如，Liu等[52]、Zwingmann等[53]在CO2-地层水-砂岩反应试验中均发现了方解石、白云石、菱铁矿等胶结矿物的形成；于志超[54]通过高温高压驱替试验研究CO2-水驱替过程中的水岩作用时亦发现，高岭石等次生矿物的产生及碳酸盐矿物溶解所释放出来的黏土颗粒堵塞孔喉会导致岩芯渗透率下降. 李晨阳[55]总结了CO2-水-岩体系中的主要地球化学过程(见表1)，发现砂岩、碳酸盐岩中常见的原生矿物及其与CO2-地层水的地球化学反应已经得到了较为详尽的研究.

表1 CO2-水-岩体系中的主要地球化学反应过程[55]Table 1 Prominent geochemical reaction processes in the CO2-water-rock regime[55]

3.2 氧化作用对储层渗透性的影响

利用含水层进行天然气储存的成功经验是CAESA概念的重要来源. 但与含水层天然气储存相比，CAESA通常具有较短的运行周期，即相对较高的注-采频率. 更重要的是，由于O2是空气的主要成分，而深部含水层往往具有高温、高压、缺氧特点[55]，因此不同于氧化还原性质较稳定的甲烷，大量注入含有O2组分的压缩空气势必频繁扰动储层中原有氧化还原状态，并可能导致原生矿物发生反应[9]，导致储层原有孔隙特征的变化，故氧化作用对储层的影响不可忽视.

Pittsfield场地试验的氧组分监测数据表明，储层中的压缩空气发生了整体性的氧损失，在系统关井阶段或远离注采井的区域，单位体积的氧组分含量下降超过15%[6]，最终导致了储能系统燃烧效率受损. 此后经分析认为，该现象是由于储层中的碳酸盐矿物、硫化物矿物发生了不同程度的氧化反应[38]. 石膏(CaSO4∙H2O)是碳酸盐矿物的氧化产物，其所形成的结垢沉积物将可能堵塞孔隙，进而造成孔隙度下降，最终影响储库的储集性能. 硫化物矿物的氧化反应则是对储层渗透率影响最为显著的氧化作用过程[38]，例如，Pittsfield场地试验砂岩储层中的黄铁矿(FeS2)与O2发生反应，当其中存在不完全的氧化过程〔见式(1)(2)〕时，将导致硫酸亚铁(FeSO4)及碱式硫酸铁〔Fe(OH)SO4〕等中间产物的生成，并进一步产生氢氧化铁胶体及水绿矾等产物. 上述反应产物体积膨胀至原始矿物体积的500%，严重挤压储层介质中原有的孔隙空间，加之其在孔隙内部的聚集，最终造成储层渗透率、孔隙度的显著下降[9]. 同时，该过程中产生的膨胀应力还会对盖层产生不利影响[11].

4 结论与展望

CAESA技术发展至今，其技术理论与实践经验已得到极大丰富，但在系统效率提升、地面设备优化、环境经济影响分析等制约其规模化商业应用的重要环节方面仍存在较大研究空间. 对于储能系统的关键构成−储层而言，经多年数值模拟推论及场地实践探索，已建立了较完整的储层选址指标体系，确定了渗透率、孔隙度对储能效率及规模的重要影响；已形成对储层渗流条件影响储能系统效率的阶段性认识，得到储层渗透率、孔隙度的建议适宜区间；已针对引起储层渗流条件变化的应力及地球化学过程进行了初步判断，分析了储能过程中原生矿物溶解、次生矿物沉淀及矿物氧化等关键地球化学过程. 但在实施规模化含水层储能工程的需求背景下，针对储层渗流条件的研究仍有不足，对含水层中压缩空气储存机制的认识仍待突破，应重点关注以下发展方向.

a) 储层渗流条件研究. 储层渗流条件对储能效率具有决定性影响，应从储层渗流条件响应及非均质性影响角度入手完善对于储能渗流条件认识. 就储层渗流条件响应而言，应着眼于储能过程中物质、能量变化对储层渗流条件的影响，通过设置储能系统的注入速率、循环周期、岩性介质等要素作为渗流条件影响变量，对比分析各变量对储层渗透率、孔隙度的影响程度，以期为工程应用提供运行参考. 就储层非均质性而言，在进行储层非均质性分类、评价及成因分析的同时，应灵活运用地质成因分析、生产动态分析、地质勘探非均质成像等方法分析储层非均质特征，在此基础上运用上升尺度模型等前沿方法刻画区域尺度的空间非均质性，模拟储层渗流条件空间变异性对压缩空气渗流过程及储能系统效率的影响.

b) 压缩空气储存机制研究. 对压缩空气储存机制的完整认识是提升储能效率、确保储能安全性的基础之一，其中主要包括对储层中压缩空气动力学、热力学、地球化学行为的研究. 对于动力学过程，应重点以压缩空气-地下水的驱替过程为切入点，结合物理模型与数学模型，通过高温高压多相渗流试验、多相流数值模拟等研究手段分析储层中压缩空气迁移行为，对高温高压条件下的气-水驱替规律进行定量化分析；对于热力学过程，应加强储层热循环效率的影响因素识别与分析，如通过非等温多相流模型研究气体温度、储层渗透性、岩石颗粒比热等条件对储能效率的影响，还可考虑与含水层热能储存等技术结合，寻求进一步优化储能效率的突破口；对于压缩空气地球化学行为研究，应充分吸纳CO2地质储存、Pittsfield场地试验等已有经验，通过试验、地球化学模型等手段，关注不同含水层矿物种类在高温高压条件下的CO2-水-岩反应、氧化反应等过程，明晰地球化学过程对压缩空气储层渗透率、孔隙度的负面效应.