基于TOUGH2与大气扩散耦合模式的低渗透油田CO2注气区域大气环境影响分析方法研究

批准号:
41373088
项目类别:
面上项目
资助金额:
95.0 万元
负责人:
许嘉钰
依托单位:
学科分类:
D0707.环境地球化学
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
张媛媛、李清方、刘海丽、董雯、程绍杰、南洋
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中文摘要
碳封存能够实现全球CO2 的减排,但存在CO2 泄露,这将对人体健康,生态系统带来影响。CO2 驱油大规模发展首先取决于其安全性、在环保上是否具有持久性、可监控性和可操作性。开展CO2 驱油地区的大气环境影响研究是保证碳捕获利用与封存研发示范顺利发展的前提,是构建完备的法律、政策、规范框架的依据,对于CO2 封存工作健康的发展具有十分重要的意义。CO2 驱油地区的环境影响评估涉及地质、环境、石油勘探、工程热物理等研究领域,学科交叉性强,导致大气环境影响分析方法及评估系统尚未建立。本研究采用TOUGH2 软件对胜利油田纯梁地区高89-1 块地CO2 地质封存进行数值模拟,并根据该地区土壤CO2 通量和大气CO2 浓度对TOUGH2 软件的可靠性进行分析和修正,在此基础上对该地区大气的CO2 扩散规律进行模拟,建立TOUGH2 和大气扩散耦合模型对CO2 驱油地区的大气环境影响分析方法。
英文摘要
Carbon sequestration can potentially offset global CO2 emissions derived from the combustion of fossil fuels. Even with the large physical separation between storage reservoirs and surficial environment, there remains concern that CO2 stored may eventually leak back to the surface which would possibly lead to human health, ecological impacts at the ground surface. The technical feasibility of CO2 miscible flood demonstration projects depends on the safety, and the environmental persistence, manageability, operability. Atmospheric Environmental impact assessment on the area of CO2 flooding injection is the basis for building a comprehensive legal, policy, and normative framework, which is of great significance for ensuring the development of CO2 sequestration. Atmospheric Environmental impact assessment on the area of CO2 flooding injection has not been built up, due to this issue referring to many research fields, such as geological, environmental, oil exploration, and engineering thermophysics. In this study, the CO2 geological diffusion in Gao 89-1 block with CO2 flooding injection of Chunliang area of Shengli oilfield was simulated by TOUGH2. The results were modified by the soil CO2 concentration and flux, which would provide the input data to the atmospheric dispersion model. Atmospheric Environmental impact assessment using TOUGH2 and atmospheric dispersion coupled model would be pointed out with the purpose of the development of Carbon Capture, Use, and Sequestration demonstration.
二氧化碳驱油(CO2-EOR)被认为是二十一世纪最具前途的提高石油采收率技术之一,它可以同时实现对CO2的地下封存。油田CO2-EOR通常采用定压注气方式进行,为了保证稳定的压力,输送到增压机的CO2气体量要高于注入油藏中的气体量,多余的气体则会排放到大气中,导致CO2点源污染;CO2注入到油藏中,增加了油藏压力,改善了油藏的原来应力状态,地层中原来不具备导流能力的微小裂缝则可能会具备渗透性,CO2能够从裂缝中渗流而出,高浓度CO2扩散带来灾害。. 本研究利用间接测量法针对CO2-EOR区域的注气工艺过程中的点源排放进行了实验研究,研究结果表明,工艺过程的点源CO2排放量占总注气量的14%至22%,通过大气扩散模型分析,该泄漏量对周边环境浓度的贡献小于千分之一。TOUGH2软件的TMVOC子模块可二次开发成适用于模拟CO2-EOR三相驱油过程的地下空隙空间CO2的运移,从而达到模拟地下裂缝中渗流而出的CO2的流量的目的。根据3年网格式土壤CO2通量外场监测结果,首次建立了一种基于CO2储层中等断层稳定性评价的地表环境监测布点方法,与常规的等间距网格式布点方法相比,该方法提高了识别CO2泄漏风险的效率,减少了监测点的数量,节约了监测成本。基于3年监测数据建立了CO2-EOR区域的大气环境影响分析方法。. 本研究利用气象/扩散模型(CALMET/CALPUFF),通过假设注气地面工艺过程的最大点源泄漏量和断层的最大泄漏量确定了CO2预警方案:. (1)针对点源最大泄露量的应急方案为:40m以内CO2浓度高于100,000ppm,可能导致人员死亡,应设置在线监测设备;100m以内CO2浓度高于50,000ppm,严重威胁人员健康,属于紧急隔离区; 100m~300m之间的区域浓度高于10,000ppm,属于疏散区,该区域的人员疏散到300m以外的区域。. (2)线源泄漏的情况下在线源附近15m以内浓度贡献大于10,000ppm,但没有超过50000ppm以上的区域,所以没有紧急隔离区,只有疏散区,一旦泄漏,15m以内人员应疏散到15m以外的场所。. 本研究提出的CO2-EOR区域大气环境影响分析方法及CO2泄露事故预警、应急方案及综合污染防治对策已被应用于胜利油田和延长油田。
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DOI:--
发表时间:2015
期刊:油气田环境保护
影响因子:--
作者:张媛媛
通讯作者:张媛媛
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发表时间:2015
期刊:油气田环境保护
影响因子:--
作者:张媛媛
通讯作者:张媛媛
Health risk analysis of nitrosamine emissions from CO2 capture with monoethanolamine in coal-fired power plants
燃煤电厂单乙醇胺捕集二氧化碳亚硝胺排放健康风险分析
DOI:10.1016/j.ijggc.2013.09.016
发表时间:2014
期刊:International Journal of Greenhouse Gas Control
影响因子:3.9
作者:Zhang Yuanyuan;Xu Jiayu;Zhang Yu;Zhang Jian;Li Qingfang;Liu Haili;Shang Minghua
通讯作者:Shang Minghua
DOI:--
发表时间:2016
期刊:油气田环境保护
影响因子:--
作者:张媛媛
通讯作者:张媛媛
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