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        新疆準(zhǔn)東油田各區(qū)塊CO2地質(zhì)封存潛力評估?

        2018-11-16 06:59:30何佳林師慶三董海海
        關(guān)鍵詞:準(zhǔn)東潛力油藏

        何佳林,師慶三,董海海,侯 銳

        (1.新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院,新疆烏魯木齊830047;2.阿勒泰地區(qū)行署,新疆阿勒泰836500;3.新疆油田公司勘探開發(fā)研究院,新疆克拉瑪依834000;4.新疆正天華能環(huán)境工程技術(shù)有限公司,新疆烏魯木齊830047)

        中國北方遍布著大量CO2工業(yè)排放源,僅新疆地區(qū)平均每年約有622.79×106t的CO2排放到大氣中去,在低碳減排方面有著巨大的壓力.而CO2地質(zhì)利用與地質(zhì)封存技術(shù),提出了增加二氧化碳利用環(huán)節(jié),大大降低了技術(shù)實(shí)施的成本消耗,也使得技術(shù)的實(shí)施推廣更為可行.國內(nèi)許多學(xué)者先后開展了東北地區(qū)、華中地區(qū)、陜北地區(qū)的CO2地質(zhì)利用與封存技術(shù)的理論潛力評估,為適合中國地質(zhì)背景的CO2理論封存潛力評估方法奠定了基礎(chǔ)[1].

        目前,關(guān)于CO2地質(zhì)封存的研究成果和研究范圍成果主要集中在我國東部和中部,且大多集中在以盆地為單位進(jìn)行評估,新疆準(zhǔn)東油田基地作為新疆主要油氣能源基地之一,有很大的潛力.本文針對區(qū)塊這一小范圍來開展CO2封存潛力評估,通過對準(zhǔn)東地區(qū)各個(gè)油田的各項(xiàng)指標(biāo)的評比和理論CO2封存量的計(jì)算,最終評比出準(zhǔn)東油田中的最佳封存區(qū)塊.對該地區(qū)利用CO2地質(zhì)利用與封存技術(shù)實(shí)現(xiàn)低碳減排具有重要的探索意義[2].

        1 準(zhǔn)噶爾盆地東部區(qū)域地質(zhì)背景

        準(zhǔn)噶爾盆地是中國第二大盆地,面積約38×104km2.準(zhǔn)噶爾盆地具有雙基底結(jié)構(gòu):下部為前寒武紀(jì)結(jié)晶基底,上部為晚海西期(泥盆-早中石炭世)的褶皺基底[3],主要沉積層為二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、第三系、第四系地層[4],沉積巖總厚度達(dá)15 000 m,其中侏羅系地層分布最廣泛.準(zhǔn)噶爾盆地現(xiàn)今被劃分為六個(gè)一級構(gòu)造單元,包括:烏倫古坳陷、陸梁隆起、中央坳陷、山前斷褶帶、東部隆起、西部隆起[5].分為14個(gè)凸起、15個(gè)凹陷、3個(gè)斷階、斷褶帶,共32個(gè)二級構(gòu)造單元.

        2 準(zhǔn)東地區(qū)地質(zhì)封存與CO2-EOR潛力評價(jià)

        2.1 評價(jià)指標(biāo)體系建立

        通過前期的工作,對準(zhǔn)東地區(qū)主力油田進(jìn)行了相關(guān)數(shù)據(jù)的收集,對其油藏儲量、油藏深度、原油密度、蓋層情況、儲層特征、斷裂情況、氣源信息及周邊環(huán)境各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了分級,并制定了相應(yīng)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),見表1.

        表1 準(zhǔn)東油田各區(qū)塊CO2-EOR地質(zhì)封存適宜性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

        2.2 評價(jià)計(jì)算公式

        根據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心的《中國二氧化碳地質(zhì)儲存潛力評價(jià)與示范工程》對準(zhǔn)東地區(qū)的油藏指標(biāo)(油藏儲量、油藏深度、原油密度、蓋層情況、儲層特征及斷裂情況)、氣源指標(biāo)(氣源距離、氣源規(guī)模)、交通狀況等指標(biāo)進(jìn)行賦值9、7、5、3、1[6],對應(yīng)的評價(jià)集為{適宜,較適宜,一般適宜,較不適宜和不適宜},得出每個(gè)評價(jià)指標(biāo)的評價(jià)分值.根據(jù)注入CO2安全性為主要標(biāo)尺,對評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析性確定權(quán)重值.最后再應(yīng)用加權(quán)平均法計(jì)算出CO2地質(zhì)儲存適宜性以及CO2-EOR適宜性綜合評分值[7].

        加權(quán)平均計(jì)算法

        式中P為評價(jià)單元的綜合評分值;n為評價(jià)因子的總數(shù);Pi為第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)的給定指數(shù);Ai為第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重.

        3 準(zhǔn)東地區(qū)地質(zhì)封存與CO2-EOR潛力評估結(jié)果

        3.1 準(zhǔn)東地區(qū)CO2-EOR技術(shù)適宜性評價(jià)

        經(jīng)過前面論述,將各種影響CO2-EOR技術(shù)因素綜合得到準(zhǔn)東地區(qū)CO2-EOR技術(shù)適宜性評價(jià)參數(shù)表;根據(jù)《全國二氧化碳地質(zhì)儲存潛力與適宜性評價(jià)》結(jié)合評價(jià)參數(shù)及權(quán)重值用評價(jià)公式對準(zhǔn)東主力油田進(jìn)行適宜性評價(jià)計(jì)算[8],詳見表2.

        表2 準(zhǔn)東地區(qū)CO2-EOR技術(shù)地質(zhì)封存驅(qū)油適宜性評價(jià)表

        通過式(1)計(jì)算結(jié)果表明,準(zhǔn)東主力油田從CO2-EOR油藏指標(biāo)、氣源及環(huán)境指標(biāo)方面綜合評價(jià)值分別為:A油田4.875、B油田5.458、C油田5.725、D油田4.458、E油田6.3.說明準(zhǔn)東的主力油田中,A油田因?yàn)槠溆筒亓芽p復(fù)雜發(fā)育,CO2封存有泄露風(fēng)險(xiǎn)不適合封存;D油田因其油藏?cái)嗔亚闆r不宜實(shí)施CO2-EOR技術(shù).B油田、C油田以及E油田相對適宜,且E油田評估分?jǐn)?shù)最高,實(shí)施效果最好.

        3.2 準(zhǔn)東地區(qū)CO2-EOR技術(shù)封存理論儲量結(jié)果

        3.2.1 理論封存儲量計(jì)算方法

        CO2地質(zhì)封存的封存總量是評價(jià)油藏封存潛力的主要指標(biāo).CO2在油藏中主要是通過構(gòu)造地層儲存.對于構(gòu)造圈閉的儲存結(jié)構(gòu),儲量計(jì)算主要是根據(jù)儲層的孔隙度、滲透率、空間延展和CO2的密度,極端孔隙中可容納的超臨界CO2.以此來評價(jià)二氧化碳在這兩種空間中的地質(zhì)儲存潛力.

        目前,二氧化碳在油藏中理論存量的計(jì)算方法主要是以物質(zhì)平衡方程為基礎(chǔ)而建立起來的,是其假設(shè)油氣采出所讓出的空間全部可用于CO2的存儲[9].

        美國是開展利用二氧化碳地質(zhì)封存驅(qū)油技術(shù)最多的國家,技術(shù)已經(jīng)非常成熟.Jerry Shaw等人提出二氧化碳在油藏中的存儲量用兩個(gè)方程計(jì)算[9,10].

        在二氧化碳突破之前

        在二氧化碳突破之后

        式中MCO2to為二氧化碳在封存油藏中的封存量;ρCO2r為二氧化碳在封存油藏條件下的密度;N為封存油藏原油儲量;B0為封存油藏原油體積系數(shù);ERBT為原有的石油采收率;ERHCP V為注入某一烴類孔隙體積(HCPV)二氧化碳時(shí)原有的采收率.

        3.2.2 理論封存儲量結(jié)果

        采用上述公式對準(zhǔn)東地區(qū)與E油田的CO2封存潛力進(jìn)行了估算,準(zhǔn)東地區(qū)理論可實(shí)現(xiàn)CO2地質(zhì)封存1 076.82×104t,E油田理論地質(zhì)封存技術(shù)可實(shí)現(xiàn)CO2地質(zhì)封存490.6×104t.

        4 結(jié)論

        (1)本文首次系統(tǒng)地建立準(zhǔn)東地區(qū)CO2-EOR適宜性評價(jià)體系,使其能夠充分利用油藏?cái)?shù)據(jù)、氣源指標(biāo)、交通狀況等指標(biāo)開展適應(yīng)性評價(jià),評價(jià)精度進(jìn)一步提高.

        (2)準(zhǔn)東地區(qū)利用CO2地質(zhì)封存技術(shù)潛力巨大,期望理論CO2封存量可達(dá)1 076.82×104t,其中,E油田期望理論CO2封存量可達(dá)490.6×104t.

        (3)準(zhǔn)東的主力油田中,A油田因?yàn)槠溆筒亓芽p復(fù)雜發(fā)育,CO2封存有泄露風(fēng)險(xiǎn)不適合封存,評分為4.875;D油田因其油藏?cái)嗔亚闆r不宜實(shí)施CO2-EOR技術(shù),評分為4.458.B油田、C油田以及E油田相對適宜,且E油田評估分?jǐn)?shù)最高,實(shí)施效果最好,評分為6.3.

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