超临界的性质

CO2的密度和黏度，随压力的增加而变大，随温度的升高而减小（图1－3），压缩因子（Z＝PV／RT）随温度、压力而变化（图1－4）。地质封存和促进油气开采条件下CO2的密度大体在200～800kg／m3之间，小于地下水的密度，因而把CO2注入到地下含水层后，CO2在浮力的作用下会向上迁移而聚集于构造高点。

当温度高于31.1℃、压力高于7.38MPa时，CO2便进入超临界状态。在CO2地质储存中，大多数储层的温度和压力均达到了临界点以上，CO2常常是以超临界状态储存于地质体中的。因此，在进行CO2的地质储存时，了解超临界CO2的物化特性就显得极为重要。

1.密度

超临界CO2是一种高密度流体，在物理特性上兼有气体和液体的双重特性，密度是气体的几百倍，近于液体，这赋予它很强的溶剂化能力，具有常规液态溶剂的强度。在临界温度以下，气体被不断压缩会有液相出现；然而，超临界流体被压缩只是增加其密度，不会形成液相。超临界流体的密度和温度与压力密切相关。超临界CO2的密度随压力升高而增大，随温度升高而减小，在临界点附近，密度对压力和温度十分敏感，很小的温压变化会导致密度的急剧变化。

2.黏度和扩散系数

扩散系数和黏度是衡量超临界流体传质能力的重要参数。超临界流体黏度比液体小两个数量级，与气体相似，流动性远大于液体。CO2的黏度在压力较低时基本保持不变，而当压力升高时，黏度随之增大，在临界点附近随压力升高而急剧增大，之后又相对平缓。超临界流体扩散系数大，近于气体，为液体的10～100倍，因此超临界CO2流体具有较好的传质性能。超临界CO2的密度、黏度和扩散系数等性能可随着温度和压力的变化而改变。表1－1比较了气体、液体和超临界流体的密度、黏度和扩散系数（韩布兴等，2005）。

图1－3 CO2的密度、黏度随温度和压力的变化

（据Bachu，2003）

3.表面张力

超临界流体的表面张力为零，因此，它们可以进入到任何大于超临界流体给予的空间。超临界CO2的表面张力随着温度的升高而逐渐下降，当温度接近临界温度时，表面张力将至零。

图1－4 CO2压缩因子在不同温度下随压力的变化

表1－1 气体、液体和超临界流体性质的比较

CO2在超临界状态下的物化特性，使其能够在有限的空间内达到最大的储存量，化学性质也得到增强，使其能以物理储存、溶液溶解以及岩矿反应等多种方式，更有效地储存于地质体中。