馮 偉，地里夏提·買買提，李 玲，劉 熠

（新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830047）

塔里木盆地油氣藏CO2地質(zhì)封存適宜性評(píng)價(jià)

馮 偉*，地里夏提·買買提，李 玲，劉 熠

（新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830047）

CO2地質(zhì)封存是有效的減少溫室氣體的措施之一，油氣富集的盆地不僅可提供適合CO2地質(zhì)封存的儲(chǔ)、蓋層，還可將CO2注入其中提高油氣產(chǎn)量。利用埋存指標(biāo)量化方法對(duì)塔里木盆地油氣藏做CO2地質(zhì)封存適宜性評(píng)價(jià)，并計(jì)算其一級(jí)構(gòu)造圈閉的理論埋存量。結(jié)果表明，塔里木盆地比較適宜CO2地質(zhì)封存，存儲(chǔ)量較大，具有巨大的封存潛力。

塔里木盆地；油氣藏；CO2地質(zhì)封存；量化評(píng)價(jià)；儲(chǔ)量計(jì)算

隨著全球氣溫變暖的加劇，我國(guó)近年來(lái)開(kāi)始注重如何減少溫室氣體的排放。人類日常生活、生產(chǎn)所排放的CO2都是溫室氣體中的主要成分。近年來(lái)興起的一項(xiàng)新技術(shù)——CO2捕集與地質(zhì)封存（Carbon Capture and Storage簡(jiǎn)稱CCS）就是將CO2從工業(yè)或者能源排放源中分離出來(lái)并輸送到合適的地質(zhì)體中封存起來(lái)，既減少溫室氣體的同時(shí)也不會(huì)對(duì)地表生態(tài)環(huán)境造成很大的影響，具有較高的安全性和可行性。目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)企業(yè)、科研單位已在CO2地質(zhì)儲(chǔ)存方面取得了一些成就。美國(guó)、挪威、日本、德國(guó)等國(guó)也相繼開(kāi)展了深部咸水層儲(chǔ)存CO2的商業(yè)或研究項(xiàng)目，并且成功儲(chǔ)存了大量的CO2；在國(guó)內(nèi)，大型的儲(chǔ)存項(xiàng)目剛剛開(kāi)展，正處于實(shí)驗(yàn)性的儲(chǔ)存階段[1-2]。

塔里木盆地位于中國(guó)新疆維吾爾自治區(qū)南部，北段以天山為界，南段由昆侖山、阿爾金山所環(huán)繞，東西長(zhǎng)約1500km，南北寬約200～800km，呈兩頭窄、中間寬的似菱形形狀。盆地面積約56×104km2，平均海拔1000m左右，是中國(guó)最大的內(nèi)陸含油氣盆地。

綜合塔里木盆地的地質(zhì)構(gòu)造演化、斷裂發(fā)育、基地頂面起伏特征，古生界、中生界、新生界的發(fā)育狀況，以及應(yīng)用地球物理的資料，并搜集前人的勘探成果和認(rèn)識(shí)，將盆地按一級(jí)構(gòu)造單元?jiǎng)澐譃椤叭∷嫩辍?個(gè)基本構(gòu)造單元，即塔北隆起、中央隆起、塔南隆起、庫(kù)車坳陷、北部坳陷、西南坳陷和東南坳陷[3-4]。如圖1所示：

圖1 塔里木盆地以一級(jí)構(gòu)造單元（賈承造等，1997）

盆地內(nèi)目前已發(fā)現(xiàn)39個(gè)油氣田，其中大中型21個(gè)。油氣產(chǎn)出層位十分廣泛，在震旦系—上第三系（除泥盆系外）均發(fā)現(xiàn)油氣藏，這種多產(chǎn)層居全國(guó)之首。本文在分析整個(gè)盆地油氣田中的儲(chǔ)、蓋層組合的基礎(chǔ)上，利用收集的地質(zhì)資料，采用綜合量化評(píng)價(jià)和構(gòu)造地層圈閉儲(chǔ)量計(jì)算方法對(duì)塔里木盆地以油氣藏為主的CO2地質(zhì)封存潛力評(píng)價(jià)。

1 建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本文通過(guò)參考國(guó)內(nèi)外研究成果，在前人的研究基礎(chǔ)上總結(jié)出CO2在油氣藏中地質(zhì)埋存的主要影響因素有以下幾方面：

（1）盆地特征：盆地的面積、構(gòu)造背景、斷裂活動(dòng)、地?zé)釛l件及埋藏深度；

（2）儲(chǔ)蓋層特征：儲(chǔ)層的巖性、厚度、滲透率、孔隙度及蓋層狀況等；

（3）儲(chǔ)存潛力：石油、天然氣的儲(chǔ)量。

筆者將上述的每個(gè)影響因素作為CO2在油氣藏中埋存的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析，將其分為5個(gè)等級(jí)：好、較好、一般、較差和差。如表1所示。

表1 CO2地質(zhì)封存指標(biāo)等級(jí)劃分

2 研究區(qū)適宜性量化評(píng)價(jià)

將上述評(píng)語(yǔ)集（好、較好、一般、較差、差）中5個(gè)等級(jí)進(jìn)行量化，分別賦予相應(yīng)分?jǐn)?shù)（5、4、3、2、1），如表2所示：

表2 分級(jí)量化表

根據(jù)《中國(guó)含油氣盆地圖集（第二版）》（李國(guó)玉等，2002）以及相關(guān)盆地地質(zhì)資料收集和整理，統(tǒng)計(jì)了塔里木盆地的相關(guān)數(shù)據(jù)，將盆地各指標(biāo)數(shù)據(jù)按照分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)并得出量化分?jǐn)?shù)，如表3所示。

根據(jù)表3中的量化得分得出塔里木盆地CO2地質(zhì)封存指標(biāo)量化得分的平均分為3.6分，在分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中屬于一般與較好之間。所以，塔里木盆地CO2地質(zhì)封存適宜性屬于一般與較好之間，偏于較好。

3 CO2地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算

3.1 計(jì)算原則與方法

CO2在油氣藏中埋存量計(jì)算方法有很多種，由于油田地質(zhì)資料的保密性，在沈萍萍的CO2在油氣藏中埋存量的計(jì)算公式中所需要的一些參數(shù)無(wú)法獲得，所以將不予采用，只能按盆地的一級(jí)構(gòu)造圈閉劃分來(lái)分別計(jì)算區(qū)塊圈閉儲(chǔ)存量。理論上講，整個(gè)塔里木盆地內(nèi)油氣儲(chǔ)層都可以作為CO2地質(zhì)儲(chǔ)存的場(chǎng)所。考慮到盆地內(nèi)的地層延展、斷裂發(fā)育、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)以及缺少詳細(xì)的資料等因素，很難具體計(jì)算出儲(chǔ)層的平面展布范圍。在此做以下假設(shè)：對(duì)儲(chǔ)層面積延展不詳?shù)臉?gòu)造單元，取儲(chǔ)存單元總面積的1%[5-6]；對(duì)于沒(méi)有詳細(xì)孔隙度資料的儲(chǔ)層，孔隙度取經(jīng)驗(yàn)值的20%[7]。

表3 塔里木盆地CO2地質(zhì)封存指標(biāo)量化得分

CO2在構(gòu)造圈閉中儲(chǔ)存機(jī)理的計(jì)算是在圈閉構(gòu)造被詳細(xì)探明為前提，假設(shè)其儲(chǔ)存空間可全部用來(lái)儲(chǔ)集CO2，無(wú)殘留的油氣和地層水等。利用圈閉構(gòu)造的空間體積延展、CO2在地層的密度以及孔隙度等參數(shù)，并考慮儲(chǔ)存效率基數(shù)，得出以下計(jì)算公式：

式中：Mco2s——CO2在構(gòu)造地層圈閉的理論儲(chǔ)存量，kg；

Vtrap——構(gòu)造或地層圈閉的體積，m3；

hst——儲(chǔ)存效率，代表地質(zhì)體中可被CO2充填孔隙空間百分?jǐn)?shù)，取經(jīng)驗(yàn)值0.2%；

φaverage——儲(chǔ)層巖石的平均孔隙度；

ρco2

——在地層條件下CO2的密度，kg/m3；

Haverage——儲(chǔ)層圈閉的平均厚度，m；

A——構(gòu)造或地層圈閉的分布面積，m2。

3.2 塔里木盆地一級(jí)構(gòu)造單元CO2地質(zhì)儲(chǔ)量匯總

通過(guò)塔里木盆地地質(zhì)背景的資料收集和整理，將數(shù)據(jù)帶入上述計(jì)算公式（1）。對(duì)該盆地各一級(jí)構(gòu)造單元的儲(chǔ)、蓋層的特征進(jìn)行詳細(xì)的分析，得出適宜CO2封存的儲(chǔ)蓋系統(tǒng)，具體儲(chǔ)量計(jì)算如表4所示。

表4 塔里木一級(jí)構(gòu)造單元CO2封存理論儲(chǔ)量

由表4得出，塔里木盆地一級(jí)圈閉構(gòu)造單元CO2封存潛力較大，理論埋存量為496.18×108t。主要分布于庫(kù)車坳陷、北部坳陷和中央隆起區(qū)域。這3個(gè)區(qū)域也主要是塔里木盆地油氣藏聚集較為緊密的地區(qū)，說(shuō)明含油氣資源較多的地區(qū)可作為CO2地質(zhì)封存的主要場(chǎng)所。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）本文用量化等級(jí)的方法對(duì)塔里木盆地油氣藏CO2地質(zhì)封存適宜性作了評(píng)價(jià)，得出塔里木盆地的油氣藏比較適合地質(zhì)封存條件，并且封存潛力巨大。

（2）用一級(jí)構(gòu)造圈閉為單位計(jì)算CO2封存量的理論埋存量為496.18×108t，主要分布于庫(kù)車坳陷、北部坳陷和中央隆起這3個(gè)油氣富集的地區(qū)，占整個(gè)盆地封存量的75%。

（3）本次研究只針對(duì)塔里木盆地一級(jí)構(gòu)造單元的理論存儲(chǔ)量作為計(jì)算，并不能準(zhǔn)確的反應(yīng)其實(shí)際存儲(chǔ)能力。CO2在油氣藏、咸水層和煤層中的埋存機(jī)理不同，計(jì)算方法也各有不同，所以這些問(wèn)題都有待在將來(lái)的進(jìn)一步研究。

[1] Bert M,Manuela L,Leo M,etal.Carbon Dioxide Capture and Storage[R].Intergovernmental Panel on Climate Change,2008.

[2] 趙春,崔智翔.我國(guó)碳捕集與封存（CCS）項(xiàng)目開(kāi)展面臨的問(wèn)題及建議[J].今日科苑，2010（8）：46-47.

[3]賈承造，王良書(shū)，邵學(xué)鐘，等.中國(guó)塔里木盆地構(gòu)造特征與油氣[M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

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2014-10-15

2014-10-15

馮偉（1986-），男（漢族），新疆庫(kù)爾勒人，新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院在讀研究生，研究方向：礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)。