近年来，CO2减排一直是国际关注的热点。根据IPCC的最新报道，增长的2.0% CO2排放量已达到七年来最快的增长速度。大规模的碳处理技术对于经济可持续发展十分重要。二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS）已被提出作为缓解气候变化的有效方法之一，其基础是在大型点源处捕集二氧化碳，并将其运送到安全的地质储存地，即深盐水层或枯竭的石油和天然气库，当CO2被注入盐水层时，一般来说，二氧化碳将被几种机制所捕获，本文中我们关注的是毛细管封存及溶解封存，即二氧化碳可以通过毛细管捕集气体、溶解在盐水，二氧化碳在咸水层中的流动及传质过程和机制是非常重要的，对于评估CO2咸水层封存的时效性和安全性具有重要意义。基于以上背景，本文开展了CO2咸水层封存两相流动与传质特性研究。实现了超临界状态下CO2和盐水的气水两相流动过程的可视化。
本文中，我们使用为焦点CT来获取多孔介质中各相随时间变化的动态分布信息，对之前已发表的常温常压条件下的实验进行补充完善（蒋兰兰等，2017,2019）。实验中所用的多孔介质为BZ04型号的玻璃纱压实填充制成，粒径0.35-0.50mm,样品整体孔隙度36.1%。盐水相为质量分数3%的氯化钠溶液，其中添加了5%的KI作为造影剂以增强对比度。实验探究了在不同注入咸水流速下的两相界面特性：基于局部分水岭分割与机器学习相结合的方法，动态追踪了CO2-咸水相界面，刻画了相界面分布随注入时间的动态演变，发现高雷诺数条件下，CO2团簇优先沿着流动路径收缩成CO2神经节；计算了两相界面面积，通过提取多孔介质骨架，计算得到了不同时刻下两相比界面面积，发现传质过程中整体比界面面积随着咸水饱和度的升高而线性减小，超临界状态下CO2斜率显著大于气态；随着提取的REV体积减小，以200*200*200 vox计算为例，在咸水饱和度较低的条件下呈现局部非线性关系，以此构建了局部的咸水饱和度与比界面面积拟合关系式；计算了非平衡溶解过程中CO2瞬时归一浓度，发现其浓度沿着流动方向逐渐升高，并以此计算了自吸过程的传质系数，发现高温条件下局部传质系数较常温条件下大2个数量级左右，有利于CO2的封存。

CO2封存,孔隙尺度,CT,传质系数