CN102313790A - 一种海底地质体二氧化碳封存潜力评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的就是提供一种二氧化碳海底地质体封存潜力定量计算方法。本方法利用海底地质体中拥有良好储盖组合的枯竭油气藏作为封存场所，选取海底地质体作为二氧化碳封存场所，可以降低二氧化碳泄露对陆地饮用水的危害，并且海底薄层泥作为有效盖层可以防止二氧化碳泄露。本方法分析了100年至更长时期内，海底地质体二氧化碳封存后的浓度变化情况，进行海底地质体二氧化碳埋藏风险评估。本发明所建立的方法为以后海底地质体二氧化碳封存的实际工作开展奠定了基础，可以帮助相关部分进行二氧化碳封存决策分析。

Description

一种海底地质体二氧化碳封存潜力评估方法

技术领域：

本发明涉及二氧化碳减排技术。 

背景技术：

随着工业化进程和经济社会的发展，燃烧化石燃料所导致的空气污染和温室效应已严重地威胁着人类赖以生存的地球环境。地球气候正经历一场以全球变暖为主要特征的显著变化，而这一气候变化的发生是与大气中二氧化碳温室气体的增加紧密联系的。为了尽可能减少以二氧化碳为主的温室气体排放，减缓全球气候变化趋势，人类在通过持续不断的研究以及国家间合作，从技术、经济、政策、法律层面探寻长期有效的解决途径，解决方法分为两种：一种是寻求成本低且有效的方案来减少二氧化碳的排放，另一种是将二氧化碳气体封存起来。 

海底地质体二氧化碳封存是实现大规模长期二氧化碳的理想方式，但有实现方法、模拟技术和风险评估一系列复杂的问题有待解决，故目前处于探索阶段。因此，借鉴国际经验，开展海底地质体二氧化碳封存技术研究，并进行地质埋藏定量评价方法研究更具有重要性和紧迫性。 

发明内容：

本发明的目的就是提供一种海底地质体二氧化碳封存定量评估方法。本方法利用海底地质体中拥有良好储盖组合的枯竭油气藏作为封存场所，选取海底地质体作为二氧化碳封存场所，可以降低二氧化碳泄露对陆地饮用水的危害，并且海底薄层泥作为有效盖层可以防止二氧化碳泄露。 

本发明的目的是这样实现的：首先根据海域盆地的面积、沉积厚度和埋深数据对盆地封存量进行排序，然后选取封存量最大的盆地作为优选二氧化碳海底地质体封存目标，详细收集盆地地质资料，建立盆地三维模型；之后根据盆地三维地质模型，进行二氧化碳充注模拟，分析充注过程中二氧化碳饱和度变化情况；最后，分析100年至更长时期内，海底地质体二氧化碳封存后的浓度变化情况，进行海底地质体二氧化碳埋藏风险评估(如图1)。具体实施步骤： 

步骤一、海底二氧化碳封存盆地筛选。收集海底盆地的面积A、沉积厚度H、埋深系数ACF和有效系数SF的统计和经验资料，计算盆地二氧化碳封存潜力，封存量Mco2的计算方法为：M_co2＝A×H×ACF×SF。单盆地有效储层的埋深大于800m时，埋深系数ACF等于1；单盆地有效储层的埋深小于800m时，埋深系数ACF等于0；有效系数SF为0.1tm^-3.根 据该公式，对海域盆地进行二氧化碳封存量的计算后，根据盆地埋存量的大小，对盆地进行排序，优选封存量较大的盆地作为海底地质体二氧化碳封存地点。 

步骤二、详细的地质资料收集。针对优选的海底地质体二氧化碳封存盆地，收集该盆地详细地地质资料，主要包括：储层特征资料、构造资料、沉积相和地层划分资料。储层特征资料又包括：储层非均质性资料、储层流体性质资料、储层物性资料和储层裂缝分布资料。构造资料主要是盆地的构造精细研究资料。沉积相和地层划分资料主要包括：盆地高分辨率层序地层资料、沉积背景和沉积体系研究资料、岩心相和岩心分析资料、测井相和测井分析资料。 

步骤三、数据集成及质量检查。数据集成是多学科综合一体化储层表征和建模的重要前提。集成各种不同比例尺、不同来源的数据(井数据、地震数据、试井数据、二维图形数据)，形成统一的储层建模数据库，以便于综合利用各种资料对储层进行一体化分析和建模。对不同来源的数据进行质量检查也是储层建模的十分重要的环节。为了提高储层建模精度，必须尽量保证用于建模的原始数据特别是硬数据的准确性，而应用错误的原始数据进行建模不可能得到符合地质实际的储层模型。因此，必须对各类数据进行全面的质量检查，如检查岩心分析的孔渗参数的奇异值是否符合地质实际，测井解释的孔渗饱参数是否准确，岩心、测井、地震、试井解释结果是否吻合。可以通过不同的统计分析，如直方图、散点图方法对数据进行检查，还可以在三维视窗中直观地检查各种来源数据的匹配关系并对其进行质量检查和编辑。 

步骤四、构造建模。构造模型反映储层的空间格架，因此，在建立储层属性的空间分布之前，应进行构造建模。构造模型由断层模型和层面模型组成。断层模型实际反映的是三维空间上的断层面，主要根据地震解释和井资料校正的断层文件，建立断层在三维空间的分布。层面模型反映的是地层界面的三维分布，叠合的层面模型即为地层格架模型，建模的基础资料主要为分层数据，即各井的层组划分对比数据及地震资料解释的层面数据。一般是通过插值法(亦可应用随机模拟方法)，应用分层数据，生成各个等时层的顶、底层面模型(即层面构造模型)，然后将各个层面模型进行空间叠合，建立储层的空间格架。 

步骤五、储层属性建模。储层属性建模，即是在构造模型基础上，建立储层属性的三维分布。储层属性包括离散的储层性质，如沉积相、储层结构、小层、裂缝，以及连续的储层参数，如储层孔隙度、渗透率及含油饱和度。首先，对构造模型进行三维网格化，然后，利用井数据或地震数据，按照一定的插值(或模拟)方法对每个三维网格进行赋值，建立储层属性(离散和连续属性)的三维数据体，即储层数值模型。网块尺寸越小，标志着模型越细；每个网块上参数值与实际误差愈小，标志着模型的精度愈高。 

步骤六、建立二氧化碳封存数值计算模型。在地质模型的基础上，进行修改，建立数值计算模型。对于孔隙度和含油饱和度来讲，由于它们为标量，应用简单的算术平均法即可。而对于渗透率，则不能使用算术平均法，而应使用其它方法。一般地，可首先应用调和—算术平均法、算术—调和平均法分别进行渗透率粗化计算，如果两者很接近，则应用它们的几何平均值即可；如果两者有较大的差别，则可考虑用归一化方法或指数平均法，如果时间允许的话，最好应用对角张量或完全张量方法。 

步骤七、二氧化碳充注数值模拟。二氧化碳充注数值模拟，以三维地质构造模型、渗透率和孔隙度属性模型为基础。同时考察油气水三相相对渗透率、饱和度和毛管压力之间的关系，基于渗透率方程建立数值模拟模型。充注模拟又分为四个阶段： 

第一阶段是历史拟合阶段，利用油田动态生产资料及生产措施历史数据，动态调整，反向拟合，不断修正，得到最为可靠的油藏属性模型和油水气分布模型。 

第二阶段，关闭井组一年，稳定油水气界面； 

第三阶段，进行充注模拟，充注是伴随着二氧化碳捕获过程，进行的一个长期的过程； 

第四阶段，第三阶段结束后，观察油气水界面随时间的变化，防止二氧化碳泄露事故发生。 

步骤八.据步骤七的模拟数据，生成海底地质体二氧化碳封存评估数据集。 

本发明利用海底地质体作为二氧化碳封存地点，对海底盆地的二氧化碳封存量进行预筛选，然后收集9种地质资料，建立盆地模型，最后根据盆地模型，进行四个阶段的二氧化碳海底封存分析。本发明所建立的方法为以后海底地质体二氧化碳封存的实际工作开展奠定了基础，可以帮助相关部分进行二氧化碳封存决策分析。 

附图说明：

图1.海底地质体二氧化碳封存潜力定量评估方法技术路线图。 

图2.海底地质体二氧化碳封存模拟层属性表。 

图3.海底地质体二氧化碳封存构造模型。 

图4.海底地质体二氧化碳封存属性模型。 

图5.2010年海底地质体二氧化碳封存水体饱和度数值模拟模型 

图6.2110年海底地质体二氧化碳封存水体饱和度数值模拟模型 

图7.2010年海底地质体二氧化碳封存气体饱和度数值模拟模型 

图8.2110年海底地质体二氧化碳封存气体饱和度数值模拟模型 

图9.海底地质体二氧化碳封存潜力定量计算结果 

具体实施方式：

本实施例适用于海域濒临枯竭凝析气藏的二氧化碳地质封存潜力评估。 

本次实施例选用板南气藏作为二氧化碳地质封存地点。板南气藏位于天津市大港区千米桥以东约2km(水深范围0～3m)。构造位置处于板桥油田南区，由众多小断块组成，板南建库的井区有板G1、板17、板885、板885北、板深76和板G5断块6个自然断块，含气层位为沙二段的滨Ⅲ滨Ⅳ油组，油气藏埋深2620～3070米，5个断块上报含气面积8.0km²，天然气地质储量18.83×108m³。目前除板G1、板G5还处于生产中期，其余3个断块停产。建模选用的网格模型为：103×189×7，模拟分为7层，属性如图2。二氧化碳充注模拟时间为100年，模拟给出了二氧化碳和水的饱和度变化情况(图5-图8)。经过数值模拟分析，该区有效总体积216×710⁴m³，水体体积1638×10⁴m³，气层孔隙体积529×10⁴m³，气体储量12.83×10⁸m³，二氧化碳封存潜力96210⁴m³。 

Claims (3)

1.本发明涉及一种二氧化碳减排方法，用于随钻烃类检出，其特征在于利用海底地质体中拥有良好储盖组合的枯竭油气藏作为封存场所，然后收集多种地质资料，建立盆地模型，最后根据盆地模型，进行四个阶段的二氧化碳海底封存分析。

步骤一、海底二氧化碳封存盆地筛选。收集海底盆地的面积A、沉积厚度H、埋深系数ACF和有效系数SF的统计和经验资料，计算盆地二氧化碳封存潜力，封存量Mco2的计算方法为：M_co2＝A×H×ACF×SF。单盆地有效储层的埋深大于800m时，埋深系数ACF等于1；单盆地有效储层的埋深小于800m时，埋深系数ACF等于0；有效系数SF为0.1tm^-3.根据该公式，对海域盆地进行二氧化碳封存量的计算后，根据盆地埋存量的大小，综合其他因素，对盆地进行排序，优选封存量较大的盆地作为海底地质体二氧化碳封存地点。

步骤二、详细的地质资料收集。针对优选的海底地质体二氧化碳封存盆地，收集该盆地详细地地质资料，主要包括：储层特征资料、构造资料、沉积相和地层划分资料。储层特征资料又包括：储层非均质性资料、储层流体性质资料、储层物性资料和储层裂缝分布资料。构造资料主要是盆地的构造精细研究资料。沉积相和地层划分资料主要包括：盆地高分辨率层序地层资料、沉积背景和沉积体系研究资料、岩心相和岩心分析资料、测井相和测井分析资料。

步骤三、数据集成及质量检查。数据集成是多学科综合一体化储层表征和建模的重要前提。集成各种不同比例尺、不同来源的数据(井数据、地震数据、试井数据、二维图形数据)，形成统一的储层建模数据库，以便于综合利用各种资料对储层进行一体化分析和建模。对不同来源的数据进行质量检查也是储层建模的十分重要的环节。为了提高储层建模精度，必须尽量保证用于建模的原始数据特别是硬数据的准确性，而应用错误的原始数据进行建模不可能得到符合地质实际的储层模型。因此，必须对各类数据进行全面的质量检查，如检查岩心分析的孔渗参数的奇异值是否符合地质实际，测井解释的孔渗饱参数是否准确，岩心、测井、地震、试井解释结果是否吻合。可以通过不同的统计分析，如直方图、散点图方法对数据进行检查，还可以在三维视窗中直观地检查各种来源数据的匹配关系并对其进行质量检查和编辑。

步骤四、构造建模。构造模型反映储层的空间格架，因此，在建立储层属性的空间分布之前，应进行构造建模。构造模型由断层模型和层面模型组成。断层模型实际反映的是三维空间上的断层面，主要根据地震解释和井资料校正的断层文件，建立断层在三维空间的分布。层面模型反映的是地层界面的三维分布，叠合的层面模型即为地层格架模型，建模的基础资料主要为分层数据，即各井的层组划分对比数据及地震资料解释的层面数据。一般是通过插值法(亦可应用随机模拟方法)，应用分层数据，生成各个等时层的顶、底层面模型(即层面构造模型)，然后将各个层面模型进行空间叠合，建立储层的空间格架。

步骤五、储层属性建模。储层属性建模，即是在构造模型基础上，建立储层属性的三维分布。储层属性包括离散的储层性质，如沉积相、储层结构、小层、裂缝，以及连续的储层参数，如储层孔隙度、渗透率及含油饱和度。首先，对构造模型进行三维网格化，然后，利用井数据或地震数据，按照一定的插值(或模拟)方法对每个三维网格进行赋值，建立储层属性(离散和连续属性)的三维数据体，即储层数值模型。网块尺寸越小，标志着模型越细；每个网块上参数值与实际误差愈小，标志着模型的精度愈高。

步骤六、建立二氧化碳封存数值计算模型。在地质模型的基础上，进行修改，建立数值计算模型。对于孔隙度和含油饱和度来讲，由于它们为标量，应用简单的算术平均法即可。而对于渗透率，则不能使用算术平均法，而应使用其它方法。一般地，可首先应用调和—算术平均法、算术—调和平均法分别进行渗透率粗化计算，如果两者很接近，则应用它们的几何平均值即可；如果两者有较大的差别，则可考虑用归一化方法或指数平均法，如果时间允许的话，最好应用对角张量或完全张量方法。

步骤七、二氧化碳充注数值模拟。二氧化碳充注数值模拟，以三维地质构造模型、渗透率和孔隙度属性模型为基础。同时考察油气水三相相对渗透率、饱和度和毛管压力之间的关系，基于渗透率方程建立数值模拟模型。充注模拟又分为四个阶段：

第一阶段，是历史拟合阶段，利用油田动态生产资料及生产措施历史数据，动态调整，反向拟合，不断修正，得到最为可靠的油藏属性模型和油水气分布模型。

第二阶段，关闭井组一段时间，稳定油水气界面；

第三阶段，进行充注模拟，充注是伴随着二氧化碳捕获过程，进行的一个长期的过程；

第四阶段，第三阶段结束后，观察油气水界面随时间的变化，防止二氧化碳泄露事故发生。

步骤八、据步骤七的模拟数据，生成海底地质体二氧化碳封存评估数据集。

2.根据权利要求1所述的海底盆地二氧化碳封存量进行初步筛选时，步骤一所述根据盆地埋存量的大小，综合其他因素，对盆地进行排序，其中其他因素，主要包括盆地距陆地距离、海域海况、勘探程度和地缘政治军事因素四种非定量因素。

3.根据权利要求1中步骤七第二个阶段中所述关闭井组一段时间，稳定油水气界面，其中一段时间约为一年；步骤七第四个阶段所述观察油气水界面随时间的变化，防止二氧化碳泄露事故发生，第一种是盖层失去封存能力，二氧化碳泄露事故是二氧化碳透过盖层，第二种是二氧化碳从海底地质体散逸进入海水，并且最终返回大气。

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