一种考虑盖层密闭性影响的二氧化碳地质封存量评估方法

本发明涉及二氧化碳地质利用封存领域，具体为一种考虑盖层密闭性影响的二氧化碳地质封存量评估方法。

背景技术：

1、二氧化碳地质封存技术(ccs)是当前减少二氧化碳直接排放最有效的一种措施，即通过工业技术将超临界二氧化碳注入到深部地层中长期封存。如何保证二氧化碳安全高效封存至关重要。目发明前二氧化碳封存量评估都是物质平衡封存量计算法、有效容积封存量计算法、溶解机制封存量计算法以及考虑多种捕获机制的综合封存量计算法，然而，这些方法都没有考虑盖层密闭性的影响。

2、目前，一种二氧化碳极限地质封存量的评估流程和方法主要存在以下技术难题：

3、(1)缺乏系统的虑盖层密闭性影响的二氧化碳地质封存量评估流程。由于二氧化碳地质封存量评估是一个系统工程，目前封存量的计算方法均未考虑盖层密闭性的影响，决定了二氧化碳极限地质封存量的评估流程是不同的。因此，亟需建立二氧化碳极限地质封存量的评估流程。

4、(2)二氧化碳地质封存量的评估方法不完善。由于目前的二氧化碳极限地质封存量的评估方法均未考虑盖层密闭性的影响，二氧化碳地质封存量的评估方法不完善。因此，亟需完善二氧化碳地质封存量的评估方法。

5、综上所述，亟需发明一种一种考虑盖层密闭性的二氧化碳地质封存量评估流程和方法，解决目前二氧化碳地质封存量的评估流程缺乏和二氧化碳地质封存量的评估方法不完善的难题，为确保二氧化碳安全高效地质封存安全高效封存提供技术保证。

技术实现思路

1、基于上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种考虑盖层密闭性影响的二氧化碳地质封存量评估方法，该方法简单，使用方便，为二氧化碳地质封存量评估和高效安全封存提供技术支撑。

2、为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

3、一种考虑盖层密闭性影响的二氧化碳地质封存量评估方法，步骤如下：

4、步骤1、利用三维地质模型获取盖层的构造面及厚度展布图；

5、步骤2、基于突破压力室内实验，获得盖层突破压力随深度的变化规律，拟合盖层突破压力与深度的关系得到，盖层突破压力随深度变化规律为：

6、pb＝ah+b

7、式中：pb为盖层突破压力，mpa；h为盖层厚度，m；a、b为常数，通过实验测试获得；

8、步骤3、基于室内力学实验结果，获得盖层岩石水力破裂压力，并绘制盖层岩石破坏包络线，同时将盖层突破压力绘制至盖层岩石破坏包络线中；

9、步骤4、假设盖层厚度界限为100m时其密闭性满足要求，为了增加二氧化碳封存量，二氧化碳注入储层时可以超过突破压力，但是要小于盖层最小水平主应力，储层孔隙压力根据二氧化碳穿透盖层深度确定；

10、步骤5、若二氧化碳盖层为大于100m，保证二氧化碳封存体盖层密闭性的条件下，二氧化碳进入盖层的厚度(h-100)m，二氧化碳进入盖层产生的压力为：

11、ρg(h-100)mpa

12、步骤6、对于注入二氧化碳后最大储层压力可以表示为；

13、pmax＝pb+ρg(h-100)

14、式中：ρ为咸水的密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；

15、为了保证储层和盖层不会因水力压裂而导致二氧化碳泄漏，保证注入二氧化碳后最大储层压力不大于储层或盖层最小水平主应力的0.85倍，即：

16、pmax≤min(0.85δhf，0.85δhc)

17、式中，δhf为储层最小水平主应力，mpa；δhc为盖层最小水平主应力，mpa。

18、步骤7、根据步骤1得到的不同区域的盖层厚度图，然后通过步骤1至步骤6确定不同区域储层注入二氧化碳后最大储层压力和区域咸水层二氧化碳极限封存量展布图，并确定区域的极限封存潜力。

19、优选的，若pmax≤min(0.85δhf，0.85δhc)，则储层的压力增量可以表示为：

20、△pf＝pb+ρg(h-100)-pfi

21、式中：pfi为原始储层压力，mpa。

22、优选的，若pmax＞min(0.85δhf，0.85δhc)，则储层的压力增量可以表示为：

23、△pf＝min(0.85δhf，0.85δhc)-pfi

24、优选的，区域咸水层二氧化碳极限封存量的计算公式为：

25、qmax＝ρco2adφ(cr+cw)δpf

26、式中，q为区域咸水层封存量，kg；a为储层的理论面积，m2；d为储层厚度，m；φ为有效孔隙度(＜1)；δpf为储层的压力增量(mpa)；cr为岩石压缩率；cw为水压缩率；ρco2为二氧化碳密度，(kg/m3)。

27、通过上述七个步骤的技术措施，关键的步骤为1-7，这些关键步骤主要解决了目前二氧化碳地质封存量评估方法没有考虑盖层密闭性影响的难题，实现了考虑盖层密闭性影响的二氧化碳地质封存量的合理评估。与现有技术相比，本发明的有益效果是突破了目前的储层压力不能超过盖层突破压力基础理论，为二氧化碳地质封存潜力评价提供了新思路，适用大规模二氧化碳地质利用和封存。

技术特征：

1.一种考虑盖层密闭性影响的二氧化碳地质封存量评估方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种考虑盖层密闭性影响的二氧化碳地质封存量评估方法，其特征在于：所述的pmax≤min(0.85δhf，0.85δhc)，则储层的压力增量可以表示为：

3.根据权利要求1所述的一种考虑盖层密闭性影响的二氧化碳地质封存量评估方法，其特征在于：所述的pmax＞min(0.85δhf，0.85δhc)，则储层的压力增量可以表示为：

4.根据权利要求1所述的一种考虑盖层密闭性影响的二氧化碳地质封存量评估方法，其特征在于：所述的区域咸水层二氧化碳极限封存量的计算公式为：

技术总结
本发明公开了一种考虑盖层密闭性影响的二氧化碳地质封存量评估方法，利用三维地质模型获取盖层的构造面及厚度展布图；获得盖层突破压力随深度的变化规律；获得盖层岩石水力破裂压力，并绘制盖层岩石破坏包络线及盖层突破压力；基于盖层突破压力，储层和盖层破裂压力，最终确定获取最大允许储层压力；利用不同区域储层最大允许注入二氧化碳后最大储层压力获得区域咸水层二氧化碳极限封存量展布图，并确定区域的极限封存潜力，解决了目前二氧化碳地质封存量评估方法没有考虑盖层密闭性影响的难题；该方法突破了目前的储层压力不能超过盖层突破压力基础理论，为二氧化碳地质封存潜力评价提供了新思路，适用大规模二氧化碳地质利用和封存。

技术研发人员：谭永胜,李琦,陈博文
受保护的技术使用者：中国科学院武汉岩土力学研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/1/23