《二氧化碳地质封存》课件-第5章-封存量计算

二氧化碳地质封存Welcometo第五章：封存量计算

第一节CO2封存潜力计算

第一节CO2封存潜力计算

油藏中封存深部咸水层中封存气藏中封存煤层中封存二氧化碳埋存机理示意图第一节CO2封存潜力计算油气藏封存：

通过向油气储层注入二氧化碳，降低油气的粘度和界面张力，进而推动地下油气向井口运移。二氧化碳的注入可以弥补油气开采导致的储层压力下降，替换孔隙中的油气，在增加油气采收率的同时封存二氧化碳。第一节CO2封存潜力计算

第一节CO2封存潜力计算1）已衰竭油藏的理论埋存量计算方法

计算公式：

或式中：第一节CO2封存潜力计算1）已衰竭油藏的理论埋存量计算方法该计算方法没有考虑CO2在水和原油中溶解问题，如果考虑到溶解埋存机理问题，需要改为下式:

式中：第一节CO2封存潜力计算

式中：第一节CO2封存潜力计算

考虑到注入和采出水问题,上式需要变为

第一节CO2封存潜力计算

如果进一步考虑到溶解埋存机理问题上式需要改为:

第一节CO2封存潜力计算2.有效埋存量计算方法有效埋存量表示在理论埋存量基础上考虑了储层性质、储层封闭性、埋存深度、储层压力系统及孔隙体积等因素影响的埋存量，即它受到流体流度、重力分离作用、油藏非均质性和地下水体等因素的影响，不能达到理想状态的理论埋存量。第一节CO2封存潜力计算1）基于物质平衡的有效埋存量计算方法在理论埋存量计算方法基础上,考虑浮力、重力超覆、流度比、非均质性、含水饱和度,以及水体强度等因素的影响，有效埋存量可以用下式进行计算:

式中：第一节CO2封存潜力计算2）基于类比法的有效埋存量计算方法该方法需要从实际油田大量的实践中获得相关系数，引入CO2利用系数来获得有效埋存量：

式中：第一节CO2封存潜力计算2）基于类比法的有效埋存量计算方法

第一节CO2封存潜力计算2）基于类比法的有效埋存量计算方法

第一节CO2封存潜力计算2）基于类比法的有效埋存量计算方法

第一节CO2封存潜力计算

1.理论埋存量计算方法

第一节CO2封存潜力计算1.理论埋存量计算方法根据气体规律

可以得到

第一节CO2封存潜力计算1.理论埋存量计算方法

第一节CO2封存潜力计算1.理论埋存量计算方法

第一节CO2封存潜力计算2.有效埋存量计算方法

S的大小通常可以取0.75第一节CO2封存潜力计算2.有效埋存量计算方法与油藏一样，在理论埋存量计算方法基础上，考虑浮力、重力超覆流度比、非均质性、含水饱和度以及水体强度等因素的影响有效埋存量可以用下式进行计算

第一节CO2封存潜力计算咸水层封存：通过工程技术手段将主要来自于工业领域大型排放源捕集的二氧化碳注入至适宜咸水层中，以实现其与大气长期隔绝的目的。适宜咸水层赋存深度一般在800m以下，矿化度一般介于3-50g/L。第一节CO2封存潜力计算

鄂尔多斯盆地二叠储层实际地质模型第一节CO2封存潜力计算（三）二氧化碳在深部盐水层中埋存潜力计算方法：1.理论埋存量计算方法：方法一：

假设条件：深部盐水层是密闭的，且埋存空间来源于盐水层基质和孔隙流体的压缩性，盐水层的理论埋存量可用下式计算

--二氧化碳在深部盐水层中理论埋存量,106t;-----深部盐水层所在盆地的面积，km2;---深部盐水层覆盖系数，无量纲；-----埋存系数，0.2×106t/(km2·m)；-----盐水层厚度，m。通常，ACF取50%SF取0.2×106t/(km2·m)第一节CO2封存潜力计算（三）二氧化碳在深部盐水层中埋存潜力计算方法：理论埋存量计算方法：方法二：假设条件：深部盐水层内所有的孔隙空间都可以埋存CO2。

--二氧化碳在深部盐水层中理论埋存量,106t;--在地层条件下二氧化碳的密度，kg/m3;----深部盐水层的面积，km2;----深部盐水层的平均厚度，m；----深部盐水层岩石的孔隙度，%。

式中第一节CO2封存潜力计算（三）二氧化碳在深部盐水层中埋存潜力计算方法：理论埋存量计算方法：方法三：假设条件：深盐水层的1%体积为构地层圈闭，且仅仅有2%的构造地层圈闭可用作CO2的埋存。具体计算公式如下:--二氧化碳在深部盐水层中理论埋存量,106t;--地面条件下二氧化碳的密度,kg/m3,通常为1.977kg/m3;----深部盐水层所在盆地的面积，km2;----深部盐水层的平均厚度，m；----深部盐水层岩石的平均孔隙度，%。第一节CO2封存潜力计算（三）二氧化碳在深部盐水层中埋存潜力计算方法：1.理论埋存量计算方法：方法四：

据埋存机理，提出在深部盐水层中的理论埋存量由三部分构成，即在构造地层埋存、束缚气埋存和溶解埋存三部分中的理论埋存量。①构造地层埋存时的理论埋存量--二氧化碳在深部盐水层中构造地层圈闭的理论埋存量,106t--二圈闭面积，km2;

--构造或地层圈闭的体积，106m3;

--残余水饱和度，%；

--深部盐水层的平均厚度，m；--深部盐水层的孔隙度，%；--在地层条件下二氧化碳的密度,kg/m3第一节CO2封存潜力计算（三）二氧化碳在深部盐水层中埋存潜力计算方法：理论埋存量计算方法：方法四：

如果盐水层演示的孔隙度和残余水饱和度时空间可变，则理论埋存量通过以下公式确定：--二氧化碳在深部盐水层中构造地层圈闭的理论埋存量,106t;--在地层条件下二氧化碳的密度,kg/m3；--深部盐水层岩石的某一点的残余水饱和度，%；--深部盐水层岩石的某一点的的孔隙度，%；--空间变量，m。第一节CO2封存潜力计算（三）二氧化碳在深部盐水层中埋存潜力计算方法：理论埋存量计算方法：方法四：②束缚气埋存量：

与深部盐水层中的构造地层圈闭不同，束缚气埋存的埋存量与时间有关，随着CO2气柱又被水侵入，造成束缚气埋存，使CO2埋存量随着水侵时间而增加，故束缚气埋存中的CO2埋存量须及时计算出来，并且只要注入的CO2继续移动，CO2埋存量的值则随时间而变化。第一节CO2封存潜力计算（三）二氧化碳在深部盐水层中埋存潜力计算方法：理论埋存量计算方法：方法四：

②束缚气埋存量：CO2的埋存量可以通过埋存体积乘以储层条件下的CO2密度而获得，但是该密度与时间和空间位置有关:

--二氧化碳在深部盐水层中束缚气埋存的理论埋存量,106t;--原先被二氧化碳饱和然后被水侵入的岩石体积,106m3;--液流逆流后被圈闭的二氧化碳饱和度,%；--盐水层岩石的孔隙度,%；--在储层条件下二氧化碳的密度，kg/m3。第一节CO2封存潜力计算理论埋存量计算方法：方法四：

③溶解埋存时的理论埋存量：

CO2的溶解度随着压力增加而增加，随着温度和水的矿化度的增加而降低。在扩散弥散和对流过程中，CO2溶解到地层水中。溶解埋存是一个连续的，与时间有关的过程，因此，通过溶解埋存的CO2埋存量必须针对具体某点及时计算出来。--二氧化碳在深部盐水层中束缚气埋存的理论埋存量,106t;--原先被二氧化碳饱和然后被水侵入的岩石体积,106m3;--液流逆流后被圈闭的二氧化碳饱和度,%；--盐水层岩石的孔隙度,%；--在储层条件下二氧化碳的密度，kg/m3。--在储层条件下二氧化碳的密度，kg/m3。--在储层条件下二氧化碳的密度，kg/m3。第一节CO2封存潜力计算（三）二氧化碳在深部盐水层中埋存潜力计算方法：2.有效埋存量计算方法：CO2在深部盐水层埋存过程中受到储层的非均质性、CO2的浮力、CO2的波及效率以及CO2在整个盐水层空间散开和溶解的影响，理论埋存量是无法达到的，其有效埋存量为:

--二氧化碳在深部盐水层中理论埋存量,106t;--二氧化碳在深部盐水层中有效埋存量，106t;--有效埋存系数，无量纲。第一节CO2封存潜力计算（三）二氧化碳在深部盐水层中埋存潜力计算方法：2.有效埋存量计算方法：

目前对有效埋藏系数没有给出具体的值，该值要根据具体的实际情况来确定。同时可以通过数值模拟技术或实际工作经验来确定。只考虑深部盐水层中自由空间埋存，CO2有效埋存量为:

--二氧化碳在深部盐水层中束缚气埋存的理论埋存量,106t;

--原先被二氧化碳饱和然后被水侵入的岩石体积,106m3;--液流逆流后被圈闭的二氧化碳饱和度,

%；--盐水层岩石的孔隙度,

%；--在储层条件下二氧化碳的密度，kg/m3。--在储层条件下二氧化碳的密度，kg/m3。第一节CO2封存潜力计算煤层封存：

二氧化碳注入煤层后，在煤层孔隙裂隙中混合的流体经扩散、渗流、竞争吸附、置换，驱替煤层中的瓦斯气体，导致二氧化碳最终替换煤层孔隙裂隙中的CH4分子，并以吸附态、游离态赋存于煤层的孔隙裂隙中。第一节CO2封存潜力计算（四）二氧化碳在煤层中埋存潜力的计算方法：CO2在煤层中埋存机理是通过煤层对CO2的吸附来实现的。图为CH4,CO2,N2,H2S等气体在煤层中随压力变化的吸附量。不同压力下煤层对CO2的吸附量要比甲烷大。当CO2注入到煤层中，可以通过置换煤层中甲烷气体的方式实现煤层中CO2的埋存第一节CO2封存潜力计算（四）二氧化碳在煤层中埋存潜力的计算方法：理论埋存量

煤层气体含量(吸附量)G可以由Langmuir等温吸附公式计算获得:式中G随着压力p的增加,吸附的气体含量也随着增加并逐渐接近Langmuir体积VL

--二氧化碳在深部盐水层中理论埋存量,106t;--二氧化碳在深部盐水层中有效埋存量,106t;--有效