一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法及装置，包括以下步骤：(1)储层和盖层构造参数获取；(2)储层及盖层地应力获取；(3)储层及盖层物性、渗透率、力学参数及微观特征获取；(4)盖层突破压力获取；(5)渗流

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法


[0001]本专利技术涉及二氧化碳地质利用封存领域，更具体地涉及一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法。

技术介绍

[0002]二氧化碳地质封存技术(CCS)是当前减少二氧化碳直接排放最有效的一种措施，即通过工业技术将超临界二氧化碳注入到深部地层中长期封存。对于规模化的CCS工程项目，长期安全性是保证工程顺利实施的安全保障，其中稳定的区域性盖层是二氧化碳地质封存的重要保障。如果国内外地质封存的部分二氧化碳泄漏到大气中，泄漏的二氧化碳可能引发显著的气候变化，同时也可能给人类、生态系统和地下水造成局部灾害，造成了巨大的经济损失和环境污染。因此，如何保证CCS盖层密闭性至关重要。盖层密闭性是指覆盖地层阻止二氧化碳通过和泄漏的能力，而盖层是覆盖于储层之上的低渗透膏岩、盐岩和泥页岩等封闭性岩层，是阻止二氧化碳向上方地层运移和泄漏的重要屏障。由于盖层物性和力学参数的不确定性，导致二氧化碳注入过程中盖层是否发生二氧化碳泄漏难以判断。同时，由于二氧化碳地质封存体一般位于地下800米以下地层，是隐护工程的范畴，缺乏实时有效的监测方法。目前，二氧化碳地质封存盖层密闭性评价主要存在以下技术难题：
[0003](1)缺乏系统的密闭性评价指标体系。由于二氧化碳地质封存盖层密闭性涉及的盖层物性和力学参数较多，很难用单一参数进行盖层密闭性评估。同时，由于成本等原因，盖层物性和力学参数很难准确获得。导致二氧化碳地质封存盖层密闭性不能准确预测盖层密闭性，不能对二氧化碳地质封存盖层密闭性控制参数进行优化。
[0004](2)缺乏二氧化碳地质封存盖层密闭性评价的统一流程和步骤。由于二氧化碳地质封存盖层密闭性评价没有标准或规范，不同方法得到的评价结果可能会相差很大。因此，亟需统一的二氧化碳地质封存盖层密闭性评价流程和步骤。
[0005](3)缺乏二氧化碳地质封存盖层密闭性评价过程中所需参数清单。由于二氧化碳地质封存盖层密闭性评价过程中需要大量的相关数据，这些数据大部分基于室内实验或者现场监测，需要的时间和条件各不相同。若不在二氧化碳地质封存盖层密闭性评价之前给出详细的参数清单，将会影响二氧化碳地质封存项目的顺利开展。而目前没有相关的参数清单可以参考。
[0006]因此，亟需专利技术一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法，解决目前二氧化碳地质封存盖层密闭性过程中缺乏密闭性评价指标体系、密闭性评价的规范流程和步骤、密闭性评价过程中所需参数清单的难题，为确保中国二氧化碳地质封存盖层密闭性安全高效封存提供技术保证。

技术实现思路

[0007]基于上述现有技术存在的不足，本专利技术所要解决的技术问题是在于提供了一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法，构建了密闭性评价指标体系、密闭性评价的规范流
程和步骤及密闭性评价过程中所需参数清单。该方法简单，使用方便，为二氧化碳地质封存盖层密闭性评价提供技术支撑。
[0008]为了实现上述的目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法，包括以下步骤：
[0010](1)储层和盖层构造参数获取；
[0011](2)储层及盖层地应力获取；
[0012](3)储层及盖层物性、渗透率、力学参数及微观特征获取；
[0013](4)盖层突破压力获取；
[0014](5)渗流
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应力耦合三维地质建模参数获取；
[0015](6)渗流
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应力耦合数值模型构建及数值模拟；
[0016](7)盖层密闭性评价指标确定；
[0017](8)现场监测及盖层密闭性指标标定。
[0018]一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法，其使用的二氧化碳地质封存体包括：井口及注入装置(结构参考CN201620437878.6一种二氧化碳驱采油井井口装置)，二氧化碳注入管柱，上覆地层，套管柱，环空保护液(参考：孙宜成,陆凯,等.抗CO2腐蚀环保型油基环空保护液研究[J].钻采工艺,2018,41(6):90
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93.)，盖层、封隔器(参考：[朱达江,林元华,等.CO2驱注气井封隔器橡胶材料腐蚀力学性能研究[J].石油钻探技术,2014(5):126
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130.)、储层、射孔孔眼、二氧化碳与储层咸水界面、套管鞋、二氧化碳。
[0019]其中，上覆地层3底部与盖层6顶部相连；盖层6底部与储层8顶部相连；井口及注入装置1位于地面，用于二氧化碳的注入；井口及注入装置1与二氧化碳注入管柱2、完井管柱4顶部相连；二氧化碳注入管柱2底部与储层8顶部相连，可以向储层8内注入二氧化碳；二氧化碳注入管柱2位于完井管柱4内，二氧化碳注入管柱2在完井管柱下部通过封隔器7相连；完井管柱4位于上覆地层3、盖层6和储层8中，完井管柱4底部有套管鞋11，套管鞋11位于储层8内；完井管柱4底部通过射孔孔眼9与储层8相连；二氧化碳12位于储层8中；二氧化碳和咸水储层界面10，随着二氧化碳注入量的增加而发生变化。
[0020]一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法，包括以下步骤：
[0021](1)储层(封存体)和盖层构造参数获取；
[0022]通过三维地震勘探技术(李文良，于政秀.三维地震勘探技术在地质补充勘探中的应用[J],2010(2))确定二氧化碳地质封存的储层和盖层构造特征，包括：盖层的顶深、盖层的底深、储层的顶深、储层的底深、盖层厚度分布、储层厚度分布。
[0023](2)地质封存体及盖层地应力获取；
[0024]对于二氧化碳地质封存的场地，由于大部分储层和盖层的勘探程度低，所以地应力的获取需要结合不同方法确定。首先，利用相邻区域储层经验计算公式预测地质封存体及盖层地应力；然后，利用钻井时小型水力压裂实验获得的地应力数据对经验公式进行修正；最后，利用修正后公式预测地质封存体及盖层地应力。
[0025](3)地质封存体及盖层物性、渗透率、力学参数及微观特征获取；
[0026]利用钻探井的取心作业，获取地质封存体、盖层及上覆岩层岩心；根据《DZ/T0276.18
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2015岩石物理力学性质试验规程》，测试岩石密度、矿物成份、渗透率、孔隙度、单轴抗压强度、抗拉强度、内摩擦角、黏聚力、抗剪强度、脆性指数等；为了保证实验可靠性，每
种类型岩心测试3次。微观特征测试包括孔隙直径、孔隙结构、微观表面形态等；还需要相渗曲线、毛管压力等参数。
[0027](4)盖层突破压力获取；
[0028]突破压力为非润湿相流体驱替岩心润湿相流体的过程中，当岩样内部形成非润湿相迁移的优势通道时，岩心出口端监测到非润湿相流体。通过钻探井的取心，加工至直径25mm长度30
‑
50mm的圆柱形岩心，采用分步法测试突破压力，得到盖层的突破压力。
[0029](5)渗流
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应力耦合三维地质建模参数获取；
[0030]利用三维地震技术勘探本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法，包括以下步骤：(1)储层及盖层构造参数获取；(2)储层及盖层地应力获取；(3)储层及盖层物性、渗透率、力学参数及微观特征获取；(4)盖层突破压力获取；(5)渗流
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应力耦合三维地质建模参数获取；(6)渗流
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应力耦合数值模型构建及数值模拟；(7)盖层密闭性评价指标确定；(8)现场监测及盖层密闭性指标标定。2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法，其特征在于，步骤(1)中通过三维地震技术勘探技术确定二氧化碳地质封存的储层和盖层构造特征，包括：盖层的顶深、盖层的底深、储层的顶深、储层的底深、盖层厚度分布、储层厚度分布。3.根据权利要求1
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2任一项所述的一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法，其特征在于，步骤(2)中对于二氧化碳地质封存的场地，大部分储层和盖层的勘探程度低，所以地应力的获取需要结合不同方法确定；利用相邻区域储层经验计算公式预测地质封存体及盖层地应力；之后，利用钻井时小型水力压裂实验获得的地应力数据对经验公式进行修正；最后，利用修正后公式预测地质封存体及盖层地应力。4.根据权利要求1
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3任一项所述的一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法，其特征在于，步骤(3)中利用钻探井的取心作业，获取地质封存体、盖层及上覆岩层岩心；测试岩石密度、矿物成份、渗透率、孔隙度、单轴抗压强度、抗拉强度、内摩擦角、黏聚力、抗剪强度、脆性指数；为了实验可靠性，每种类型岩心测试3次；微观特征测试包括孔隙直径、孔隙结构、微观表面形态等；还需要相渗曲线、毛管压力等参数。5.根据权利要求1
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4任一项所述的一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法，其特征在于，步骤(4)中突破压力为非润湿相流体驱替岩心润湿相流体的过程中，岩样内部形成非润湿相迁移的优势通道时，岩心出口端监测到非润湿相流体，通过钻探井的取心，加工至直径25mm长度30
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50mm的圆柱形岩心，采用分步法测试突破压力，得到盖层的突破压力。6.根据权利要求1
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5任一项所述的一种二氧化碳地质封存盖层密闭性评价方法，其特征在于，步骤(5)中利用三维地震技术勘探技术、测井数据及室内实验获得构建三维地质渗流
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应力模型所需...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭永胜，李琦，陈博文，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：