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苏北盆地盐城组咸水层CO2 地质封存泄漏风险的全局敏感性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
基于对苏北盆地盐城组下段沉积旋回地层概化,建立了一个含有断层的二维剖面模型,采用TOUGH2/ECO2N 程序对
注入到深部咸水层中CO2 的运移分布特征及沿断层的泄漏过程进行了数值模拟。结果表明,尽管盐城组下段地层具有3层旋
回结构且砂岩层属高孔高渗储层,但由于泥层厚度较小且渗透率相对较高,多层封盖效果不佳。在存在导通断层时,CO2
泄露风险较大。应用Morris 法以断层中气相CO2 总量作为输出变量,对模型参数进行了全局敏感性分析。研究显示,当仅
改变断层参数时,与毛细压力相关的参数对气相CO2 沿断层泄漏影响程度最高;当考虑系统参数整体变化时则以砂岩含水
层和泥岩的渗透率敏感性最高,其次为与毛细压力相关的参数（进气压力、残余液体饱和度及孔隙分布指数）。两种情形下
孔隙度与盐度的敏感性均很小。 相似文献
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CO2增强页岩气开采技术(CO2-ESGR)一方面可提高CH4产量,另一方面又可实现CO2地质封存。为了分析页岩储层物性参数对CO2封存机制的影响,文章以鄂尔多斯盆地延长组页岩为研究对象,采用CMG-GEM软件建立双孔双渗均质模型,分析了CO2-ESGR中页岩储层垂直渗透率与水平渗透率之比(Kv/Kh)、含水饱和度和孔隙度对不同CO2封存机制封存量的影响;并设计了27组正交试验采用极差分析法比较了三种因素的影响程度。研究表明,Kv/Kh在0.1～1范围增大会增加不同CO2封存机制的封存量,封存总量最大可增加69.96%,其中吸附封存量最大可增加97.96%,受到影响最大;含水饱和度在0～0.9范围增大引起CO2封存总量先增加后减小,封存总量最大可减少67.12%,其中溶解封存量最大可减少83.35%,范围波动最大;页岩储层孔隙度在0.1～0.99范围增大会导致CO2封存总量减少,封存总量最大... 相似文献
3.
深部煤层游离态CO2理论存储容量随深度增加而变化。基于山西沁水盆地南部煤样测试基本数据,对游离态CO2煤层存储容量进行计算,并分析其随深度变化规律。基于建立的煤层游离态CO2存储容量计算模型显示,煤储层游离态CO2存储容量受孔隙度、含气饱和度、地层温度、地层压力等共同作用的影响。CO2注入后改变煤储层物性会导致理论存储量有不同程度增加,但存储量增值与实验煤样颗粒大小有关;应力作用下煤储层孔隙度随埋深呈负指数降低规律会显著降低CO2存储容量,含气饱和度增大会显著增大存储量。 相似文献
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以沁水盆地成庄矿煤样为研究对象,利用实验室自主研发的CO2注入与煤层气强化开采实验模拟装置进行不同有效应力和CO2吸附压力下的煤岩渗透率测试。实验结果表明,煤岩的裂隙压缩系数受到CO2吸附的影响,初始状态下、亚临界CO2吸附和超临界CO2吸附煤样裂隙压缩系数分别为0.066、0.086和0.089。引起裂隙压缩系数改变的原因主要有两方面:CO2和煤中矿物反应提高了煤基质的不连续性;CO2软化了煤基质同时降低了煤岩的力学性质。利用考虑吸附应变以及内部膨胀系数的渗透率模型对实测渗透率进行拟合,发现有效应力和内部膨胀系数成正比。CO2吸附压力和有效应力的增大均提高了煤岩的内部膨胀系数,这影响了煤岩孔裂隙的开度,降低了煤储层的渗透率,并最终降低CO2在煤储层中的可注性。 相似文献
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地下盐岩溶腔是CO2封存的有效地质体,CO2沿盐岩软弱夹层和盐层-夹层交界面泄漏是制约地下盐岩溶腔CO2安全封存的关键。以苏北盆地金坛地区CO2盐穴储气库为研究对象,建立了层状盐穴储气库CO2封存的流-固耦合数学模型,分析了盐岩及泥岩夹层中CO2运移泄漏规律及其对CO2安全封存的影响,并探讨了盐岩及泥岩夹层渗透率的动态响应特征。结果表明：渗透率是决定盐岩层中CO2运移速率和泄漏范围的关键,在其影响下,相同封存时间内泥岩夹层中CO2运移速率和影响范围远大于盐岩,但随封存时间延长,盐岩和泥岩夹层中CO2运移速率和压力增幅均呈降低趋势,并随着CO2压力传播至模拟边界而趋于稳定。渗透率动态变化是上覆地层压力负效应与盐岩层中CO2压力正效应共同作用的结果,并受盐岩和泥岩夹层力学性质的影响。CO2封存时间<3 ... 相似文献
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鄂尔多斯盆地深部咸水层二氧化碳地质储存热-水动力-力学(THM)耦合过程数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
注入CO2到深部咸水层(CO2地质储存)被认为是一种直接有效地减少CO2向大气排放的途径。CO2地质储存涉及到热、水动力和力学耦合过程,该耦合过程是预测CO2在储层中的迁移转化、评价储层储存能力和分析潜在风险的关键。基于Terzaghi固结理论,在热-水动力(TH)耦合软件TOUGH2框架中加入了力学模块,形成了新的热-水动力-力学(THM)模拟器。结合鄂尔多斯盆地CO2捕获和储存(CCS)示范工程场地的地质、水文地质条件,采用新的THM模拟器数值分析了CO2注入后地层中的温度、压力、CO2饱和度、位移和有效应力的时空变化特征。结果显示:在井口保持8 MPa和35℃情况下,能够实现10万 t/a的CO2注入量;压力上升的范围远远大于CO2运移和温度降低的范围,注入20 a后,其最大距离分别达到接近边界10 km、620 m和100 m;位移和应力变化主要与压力变化相关,注入引起最大抬升为0.14 m,在注入井附近位置储层中有效应力变化水平方向要大于垂直方向,而在远井位置相反;注入引起井附近有效应力明显减小,从而导致了孔隙度和渗透率的增大,增强了CO2注入能力。 相似文献
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摘要:在单一倾斜含水层中封存CO2时,在浮力作用下,CO2会向地层上升一侧快速运移,不利于封存安全.可在倾斜地层的上升一侧,距离CO2注入井一定位置设置注水井,创造水力屏障,以阻止CO2向上移动.建立了数值模型来探讨这一方法的有效性,分析注水位置、距离、速度等因素的影响.结果表明注水形成的水力屏障能有效阻挡CO2羽的向上迁移,且能促进CO2溶解,抽水能显著降低地层压力.为了确保能完全阻挡CO2运移,需要注水长度大于CO2羽的厚度,甚至是在全部储层注水.注水速度是影响水力屏障效果的关键因素.注水距离越近阻挡效果越好.可以在CO2羽即将到达之前注水,以减少注水量和能源消耗. 相似文献
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为了探究Klinkenberg效应及不同状态的Klinkenberg因子在注CO2提高煤层气采收率(CO2-Enhanced Coal Bed Methane,CO2-ECBM)过程中的作用,借助COMSOL有限元软件模拟分析了Klinkenberg因子为0、固定Klinkenberg因子与动态Klinkenberg因子3种状态对CO2-ECBM及有效渗透率的影响,以及CH4与CO2压力随该因子的动态变化情况,并将CH4产气量与工程实际作了对比验证。结果表明,CH4与CO2有效渗透率呈先缓慢增长再急速下降后逐渐趋于平缓的态势,相较于固定Klinkenberg因子或Klinkenberg因子为0,动态Klinkenberg因子影响下的CH4与CO2有效渗透率更大,当Klinkenberg因子为动态变量时,受不同气体的摩尔质量与动力黏度影响,CO2有效渗透率小于CH4有效渗透率。在动态Klinkenberg因子作用下... 相似文献
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济阳坳陷阳信-花沟-平南地区CO2气藏的储层和盖层 总被引：8，自引：0，他引：8
济阳坳陷是渤海湾盆地的一个次级构造单元,其中部阳信-花沟-平南地区是主要的二氧化碳 (CO2 )气藏产出区。该地区CO2 气藏的储层主要有下古生界海相碳酸盐岩、下第三系湖相碳酸盐岩和三角洲相砂岩、以及上第三系河流相砂岩。下古生界碳酸盐岩储层分布于其北部潜山带,储集空间以构造裂缝和溶蚀孔隙为主。下第三系湖相碳酸盐岩储层分布于平方王地区的沙四和沙一段。下第三系三角洲相砂岩储层主要发育于高青-平南、林樊家和阳信等地的沙河街组。上第三系河流相砂岩储层分布十分广泛,但总体来讲,其北部地层砂泥比 (5 0 %～ 70 % )较高,砂岩单层厚度 (2 0～ 40m)大,孔隙度大,渗透率高;而南部地层砂泥比小,砂岩单层厚度薄,孔隙度小,渗透率低。研究区CO2 气藏的盖层以泥质岩类为主,致密砾岩次之。它们均为有效盖层。沙三段、沙一段、馆陶组上部至明化镇组下部泥质岩集中段是CO2 气藏最重要的三大区域盖层。沙四段致密砂砾岩盖层主要分布于八里泊残丘潜山的顶部,构成潜山圈团的盖层,其渗透性很低。与烃类甲烷气藏相比,两者的储层类型基本相同,但对于盖层而言,由于CO2气分子半径较烃类甲烷气分子半径大,因而CO2 气藏对盖层的要求比烃类甲烷气藏低。 相似文献
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江汉盆地潜江凹陷卤水资源十分丰富,潜江组泥膏岩、泥岩和砂岩交替沉积,构成CO2地质储存的潜在场所.但是潜江组卤水层矿化度非常高,平均值高达283.25 g/L.以高盐度卤水为对象,探讨了高盐度卤水对CO2封存过程中产生的物理化学影响.结果表明,往高盐度卤水层中单纯地注入CO2会造成CO2溶解量和矿物捕集量的显著降低,不利于CO2的储存安全.高盐度会造成注入井附近发生盐岩大量沉淀,不利于CO2的持续注入,同时造成近井周围压力严重积累,降低了封闭安全系数.采用CO2与卤水联合注采模式,可有效缓解CO2单纯地注入过程中的压力严重积累和盐岩沉淀问题,实现资源和地下空间最大化利用,收获经济和环保的双重效益. 相似文献
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煤储层应力敏感性是影响煤层气井产能的关键地质因素,在煤层气井排采过程中如何降低或避免煤储层应力敏感性对渗透性的影响是值得考虑的问题。通过不同应力下煤储层渗透性试验,研究了有效应力作用下煤储层渗透率的变化规律;在对已有应力敏感性评价参数分析的基础上,提出了新的应力敏感性系数S1与S2,揭示了有效应力对煤储层渗透性的影响规律。研究结果表明:煤储层渗透率随有效应力的增加按负指数函数规律降低,在煤层气开发中煤储层表现出明显的应力敏感性;试验煤样应力敏感回归系数a为0.099~0.115 MPa-1,平均为0.108 MPa-1,应力敏感性系数S1为0.383~0.436,平均为0.414,应力敏感性系数S2为0.572~0.666,平均0.625;应力敏感性系数S1与S2具有整体性与唯一性,可以结合应力敏感回归系数a进行煤储层渗透率应力敏感性评价。 相似文献
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致密岩石的孔隙结构特征对CO2和水之间的驱替行为以及CO2相的流动特征具有重要影响,且残余水饱和度最终将影响碳封存的效率和安全性,因此,深入探究致密岩芯CO2-H2O两相驱替特征具有重要意义。利用取自鄂尔多斯盆地深部储层的天然低渗透岩芯,利用核磁共振(NMR)及磁共振成像(MRI)技术对其内部的气液两相驱替特征及其影响因素进行了可视化研究。在将岩芯孔隙结构进行定性和定量化表征后,可知不同的驱替模式与岩芯孔隙结构密切相关：具有较强非均质性和各向异性的岩芯更有利于指进现象的发生,具有较大孔隙度和较高渗透率的岩芯则呈现活塞式驱替模式。指进现象有助于气相的运移,会造成气相的提前突破,导致较高的残余水饱和度及较低的驱替效率。 相似文献
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基于CO2的吸附能力大于CH4的原理,向深部煤层中注入并封存CO2同时置换驱替CH4增加煤层气井产量,具有环境和经济双重效益。研究深部煤储层特征,通过气、水两相多组分,单孔和双孔模型的三维储层数值模拟技术,模拟不同井底压力下,完成注入量所需要的时间。优化后的注入施工参数为井口注入压力低于10MPa,注入速率低于47 L/min。根据数值模拟结果选定注入压力,注入结果与模拟连续注入时间一致,说明该方法可以有效地模拟注入压力和注入量之间的关系,保障CO2注入施工安全有效。 相似文献
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注入性是关系CO2地质储存成功与否的一个关键的技术和经济问题, 评价与提高CO2在中国陆相沉积盆地普遍存在的低渗储层中的注入能力对于碳捕集与封存技术在中国的应用与推广具有重要意义.以江汉盆地江陵凹陷为例, 通过数值模拟的方法开展高盐低渗储层CO2注入能力评估与提高方案研究.结果表明: 预注入淡水和低盐度的微咸水溶液均可不同程度地缓解注入井周围的盐沉淀问题; 预注入CO2饱和溶液或稀盐酸溶液, 可显著提高注入井周围的孔渗值, 提高CO2注入性, 但由于储层本身的低渗性, 迁移距离有限, 短时间内较难实现CO2注入速率的大幅度提高.采取水力压裂措施可显著提高低渗储层中CO2的注入性, 其提升能力取决于压裂裂缝的半长度以及压裂程度.对于单个垂直井, 通过水力压裂对储层加以改造, 并采取多层注入的方式, 在低渗储层中实现数十万吨的年注入量是可能的. 相似文献
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针对低渗透油藏直井井网CO2驱油的不足,以大庆某低渗区块为例,建立反七点水平井井网CO2驱油地质模型。在物性参数相态拟合的基础上,对反七点水平井和五点直井两种不同井网模式的开发效果进行了对比,对反七点水平井井网参数进行了优化,同时对储层非均质(渗透率、储层非均质性、裂缝的发育情况等)进行了影响因素分析。研究表明：利用水平井注CO2可以适当地增大井距、排距,减少井的数量,降低钻井成本;在生产制度相同的情况下水平井井网的开发效果要比直井井网的开发效果好;在水平井井网中,采出程度随着油井到水平井的垂直距离的比值变化而变化,当比值为1.4时采出程度最大;水平井注CO2更适合低渗透正韵律储层;在储层裂缝发育的情况下,裂缝条数越多,CO2在储层中的不均匀推进现象越明显,最终采出程度越低。 相似文献
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为提高煤层CH4抽采效率,利用自主研发的实验系统,模拟超临界CO2在深部煤层中驱替CH4的过程,开展了不同温度和注入压力条件下原煤试样中超临界CO2渗流、吸附及驱替CH4实验。结果表明:在恒定温度条件下,随着超临界CO2注入压力逐渐增大,煤体渗透率提高,CO2吸附量增加。超临界CO2注入压力和温度对驱替效果影响显著。不同温度条件下,当超临界CO2注入压力从8 MPa增至12 MPa,CH4驱替量平均增长了0.076 cm3/g,CH4驱替效率增加了17%~23%,超临界CO2置换体积比呈线性递减趋势;相同注入压力条件下,温度每升高10℃,驱替效率平均增加8%,置换体积比平均下降0.5。研究结果为高效抽采煤层CH4和实现CO2封存提供理论依据。 相似文献
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为了查明含水饱和度对中阶煤储层应力敏感性的影响,对煤层气井储层改造及排采工作提供指导,利用自主设计的实验装置开展了黔西松河矿龙潭组1+3号、15号煤干燥、含水及饱水条件下液测、气测渗透率应力敏感性实验,分析了煤样渗透率、渗透率损害率、渗透率不可逆损害率、应力敏感性系数变化特征。研究结果表明:随着含水饱和度升高,中阶煤液测渗透率应力敏感性增强,加卸载造成的渗透率不可逆损害率增大。含水饱和度升高导致初始气测渗透率降低,干燥煤样孔裂隙闭合程度高,饱水煤样因束缚水饱和度高,具有较强的气测渗透率应力敏感性。干燥煤样、含水煤样适宜采用幂函数表征无因次气测渗透率与有效应力的关系,饱水煤样则更适合采用负指数函数表征两者关系。中阶煤储层压裂及排采过程中应重视储层保护,当煤储层含水性较弱时,应优先考虑采用CO2或N2泡沫压裂方式进行储层改造。 相似文献
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煤基CO2地质封存是温室气体减排的重要方式,但也存在地下CO2泄露的安全风险。为了评估煤基CO2地质封存的安全性,采集沁水盆地南部胡底矿3号煤顶板泥质粉砂岩样品,模拟实验研究“CO2-H2O-岩”反应中柱状试样人工裂缝形貌、全岩矿物组成与CO2导流能力变化。结果表明:方解石脉溶蚀、次生矿物充填与外部有效应力共同影响试样裂缝导流能力。原始渗透率为0.016×10–3μm2的低渗试样,方解石脉溶蚀导致实验前期渗透率升高;随着反应进行,有效应力主导下裂缝闭合,渗透率呈“先升后降”变化趋势;原始渗透率为3.785×10–3μm2的高渗试样,H2CO3不断溶蚀裂缝壁面长石等矿物,并产生高岭石等次生矿物混合充填于裂缝中,使渗透率持续降低。煤基CO2地质封存过程中,较高的注入压力导致顶板产生人工裂缝;CO2注入施工结束后,次生矿物充填及有效应力增大使裂缝导流能力快速下降,因此,煤中封存CO2沿顶板裂缝长期泄露的风险较低。 相似文献
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由于广泛而强烈的岩浆作用,我国东部的松辽、渤海湾、莺歌海以及西部的塔里木等盆地中都有富CO2深部流体的活动。富CO2深部流体与碳酸盐岩相互作用可用Duan and Li(2008)所建立的CO2-H2O-CaCO3-NaCl体系的热力学模型来进行模拟计算。计算结果表明,富CO2深部流体在自深部向浅部运移过程中对CaCO3的溶解度会逐渐增加,到达一定深度后溶解度达到最大值,再向浅部溶解度开始逐渐降低; 也就是深部流体具有深部溶蚀碳酸盐岩-浅部沉淀碳酸盐矿物的规律。与浅部地层中的流体发生混合会使流体的CO2含量和盐度降低,会导致CaCO3的沉淀充填; 深部流体进入开启性断裂/裂缝体系中时,由于压力的降低,也会发生CaCO3的沉淀充填。深部流体的CO2含量、盐度、温度和压力的变化影响着实际的溶蚀-充填过程。塔中地区钻井也揭示了深部下奥陶统碳酸盐岩中发育有丰富的溶蚀孔隙,而在相对浅部的奥陶系灰岩和志留系砂岩中见有大量方解石的充填,这是富CO2流体深部溶蚀-浅部充填的一个较好的实例。基于理论和实际分析,本文认为在岩浆火山作用广泛发育的塔里木等盆地中下古生界深部优质碳酸盐岩储层存在的可能性。 相似文献
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为揭示CO2注入煤岩力学响应特征及机理,回顾了CO2注入煤岩力学性质影响因素、CO2注入对煤岩大分子-孔隙-裂隙结构改造作用和煤岩力学参数的统计模型、理论模型与智能预测模型.结果表明:CO2注入煤岩力学性质受控于煤阶、CO2压力、水分、围压和时间等因素,CO2注入压力的增高、水的加入及时间的延长均会进一步降低煤岩力学性质,而围压对CO2注入力学性能弱化具有一定改善作用.CO2水溶液通过溶胀作用、萃取作用和塑化作用促使煤岩大分子结构重组,通过微晶结构改变、化学溶蚀和非均匀变形改造煤岩孔隙结构,通过化学溶蚀、膨胀应力和化学-应力耦合作用诱发煤岩结构损伤,均不同程度引起煤岩力学性能弱化.在CO2注入煤岩力学参数预测模型中,类Langmuir模型、广延指数模型和修正的粘聚力模型具有明确的物理意义,而智能预测模型具有更高的预测精度,预测准确度可达99%以上.本次研究为科学评价CO2-ECBM安全性和促进深部煤层CO2高效注入奠定了理论基础. 相似文献