四川盆地理论CO2地质利用与封存潜力评估

刁玉杰, 朱国维, 金晓琳, 张超, 李旭峰. 四川盆地理论CO2地质利用与封存潜力评估[J]. 地质通报, 2017, 36(6): 1088-1095.
引用本文: 刁玉杰, 朱国维, 金晓琳, 张超, 李旭峰. 四川盆地理论CO2地质利用与封存潜力评估[J]. 地质通报, 2017, 36(6): 1088-1095.
DIAO Yujie, ZHU Guowei, JIN Xiaolin, ZHANG Chao, LI Xufeng. Theoretical potential assessment of CO2 geological utilization and storage in the Sichuan Basin[J]. Geological Bulletin of China, 2017, 36(6): 1088-1095.
Citation: DIAO Yujie, ZHU Guowei, JIN Xiaolin, ZHANG Chao, LI Xufeng. Theoretical potential assessment of CO2 geological utilization and storage in the Sichuan Basin[J]. Geological Bulletin of China, 2017, 36(6): 1088-1095.

四川盆地理论CO2地质利用与封存潜力评估

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目《准噶尔等盆地二氧化碳地质储存综合地质调查》(编号:121201012000150010)、国家自然科学基金项目《基于咸水层封存高信度建模的CO2分布饱和度差异性机理研究》(批准号:41602270)、国家发改委中国清洁发展机制基金赠款项目《碳封存项目地下空间国土资源管理指南研究》(编号:2014088)和英-中战略繁荣基金项目《重庆地区枯竭气田二氧化碳地质封存早期示范机会研究》(编号:FY16-17)
详细信息
    作者简介: 刁玉杰(1983-), 男, 在读博士生, 高级工程师, 从事CO2地质储存的研究。E-mail:diaoyujie1983@163.com
  • 中图分类号: P618.13

Theoretical potential assessment of CO2 geological utilization and storage in the Sichuan Basin

  • 结合CO2地质利用与封存技术机理,在国际权威潜力评估公式的基础上,系统地提出了适合中国地质背景的次盆地尺度CO2封存潜力评估方法及关键参数取值。同时,以四川盆地为例,依次开展了枯竭油田地质封存与CO2强化石油开采、枯竭气田与CO2强化采气、不可采煤层地质封存与CO2驱替煤层气,以及咸水层地质封存技术的CO2地质封存潜力。结果表明,四川盆地利用深部咸水层与枯竭天然气田CO2地质封存潜力最大,期望值分别达154.20×108t和53.73×108t。其中,枯竭天然气田因成藏条件好、勘探程度高、基础建设完善,为四川盆地及其周边利用枯竭气田CO2地质封存技术实现低碳减排提供了早期示范机会。CO2地质利用与封存潜力评估方法,对进一步开展全国次盆地尺度理论封存潜力评估与工程规划具有重要意义。

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  • 图 1  四川盆地构造单元区划

    Figure 1. 

    图 2  四川盆地CO2地质封存垂向储盖组合

    Figure 2. 

    图 3  四川盆地各远景区平面分布图

    Figure 3. 

    表 1  EXTRA值在不同API条件下的计算取值

    Table 1.  The value of EXTRA with API different gravity

    EXTRA值/% API
    5.3 < 31
    1.3(API-31)+5.3 31≤API≤41
    18.3 > 41
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    表 2  不同深度和API条件下PLCO2PHCO2取值

    Table 2.  Four EOR cases with different depths/pressures and API gravities

    深度 API PLCO2/% PHCO2/%
    < 2000 > 35 100 0
    ≤35 66 33
    > 2000 > 35 33 66
    ≤35 0 100
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    表 3  枯竭油田CO2地质封存潜力

    Table 3.  Storage potential of CO2 geological storage in depleted oil fields

    构造单元 OOIP/108t 原油密度/kg·m-3 原油储量体积/m3 B (-) 压力/MPa 温度/℃ ρCO2/(kg·m-3) Eoil GCO2/108t
    川中低平构造区 0.58 850 1.18 21.26 64.42 712.63 0.75 0.57 0.58
    川北低平构造区 0.17 850 1.18 21.26 64.42 712.63 0.75 0.17 0.17
    合计 0.74
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    表 4  CO2强化石油开采封存潜力

    Table 4.  CO2-EOR geological storage potential

    构造单元 API EXTRA/% PLCO2/% PHCO2/% Eoil GCO2-EOR/108t
    川中低平构造区 34.97 10.46 33 66 0.75 0.16
    川北低平构造区 34.97 10.46 33 66 0.75 0.05
    合计 0.21
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    表 5  中国不同地区沉积盆地CO2-EGR驱替效率取值建议[9]

    Table 5.  value of CO2-EGR for different sedimentary basins in China

    地区 沉积盆地 驱替系数
    东部 东北地区、华北盆地、南襄盆地、江汉盆地、苏北盆地 0.42
    中部 鄂尔多斯盆地、四川盆地、楚雄盆地 0.63
    西北 新疆、青海和甘肃地区 0.55
    东南 三水盆地、十万大山盆地 0.66
    大陆架 大陆架海域沉积盆地 0.60
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    表 6  不同煤质RCO2/CH4的取值

    Table 6.  The values of RCO2/CH4 of different types of coal

    类型 RCO2/CH4 C
    褐煤 10 1.00
    不粘结煤 10 0.67
    弱粘结煤 10 1.00
    长焰煤 6 1.00
    气煤 3 0.61
    肥煤 1 0.55
    焦煤 1 0.50
    瘦煤 1 0.50
    贫煤 1 0.50
    无烟煤 1 0.50
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    表 7  CO2-ECBM技术封存效率取值建议[12]

    Table 7.  Storage efficiency of unmineable coal seams

    P10 P50 P90
    21% 37% 48%
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    表 8  四川盆地主要煤田CO2-ECBM地质封存潜力

    Table 8.  Storage potential of CO2 in unmineable coal seams and CO2-ECBM in Sichuan Basin

    地区 GCBM/108m3 RCO2/CH4 C ρCO2std/kg·m-3 GCO2/108t GCO2-ECBM/108t
    P50 P50
    川南黔北 5084.57 1 0.50 1.977 3.72 1.86
    川渝 3471.40 1 0.50 1.977 2.54 1.27
    合计 6.26 3.13
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    表 9  咸水层CO2地质封存系数取值建议[21]

    Table 9.  CO2 storage efficiency coefficients Esaline at regional scales of USDOE

    岩性 P10 P50 P90
    碎屑岩 1.2% 2.4% 4.1%
    白云岩 2.0% 2.7% 3.6%
    灰岩 1.3% 2.0% 2.8%
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    表 10  咸水层CO2地质封存远景区圈定一票否决指标

    Table 10.  Veto over key factors of deep saline saquifer CO2 geological storage prospective areas delineation

    关键因素 一票否决
    储集条件 单层厚度 <10m
    孔隙度 <5%
    渗透率 <1mD
    水文地质条件 地层水矿化度 <3g/L
    地下水动力条件 地下水强烈开启
    地质安全性条件 活动断裂 <25km
    地震动峰值加速度 ≥0.40g
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    表 11  咸水层地质封存各储层CO2封存潜力

    Table 11.  Storage potential of different reservoirs for deep saline aquifer CO2 storage

    储层 封存潜力P50/108t
    蓬莱镇组 (1.29~9.30)5.40
    须二段 49.39
    须四段 55.40
    须六段 39.19
    嘉陵江组 (2.44~4.88)3.66
    飞仙关组 (0.10~1.36)0.42
    长兴组 (0.14~1.12)0.37
    茅口组 0.23
    栖霞组 0.14
    合计 154.20
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    表 12  咸水层地质封存各远景区CO2封存潜力

    Table 12.  Storage potential of different prospective areas for deep saline aquifer CO2 storage

    远景区 Ⅰ区 Ⅱ区 Ⅲ区 Ⅳ区 Ⅴ区 Ⅵ区 Ⅶ区 Ⅷ区
    面积/km2 9067 7012 19732 7360 125 7731 342 1714
    封存潜力期望值/108t 45.68 12.74 58.55 17.94 0.03 16.37 0.48 2.41
    构造位置 川西北 川中 川东南
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出版历程
收稿日期:  2016-08-04
修回日期:  2017-04-14
刊出日期:  2017-06-25

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