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CO2高注入压力对海底断层泄漏特性的影响机理研究

批准号:
41372256
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
李鹏春
学科分类:
环境水科学
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈广浩、蔡建新、谢辉、彭佳龙、王章稳

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项目成果

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中文摘要
二氧化碳捕集与封存(CCS)技术被认为是应对气候变化和清洁能源利用的有效方法而成为国际研究热点。但海底地下封存CO2的安全性和风险控制仍是CCS技术亟待解决的核心问题。然而目前对海底断层泄漏机理的认识还很肤浅,对海底断层的泄漏特点和主控因素认识有待深入研究。本申请拟以广东沿海陆架惠州21-1油气田待选封存场地为例,在对海底断层基本地质特征深入分析基础上,通过地质学、地质力学以及数值模拟研究方法,分析CO2高注入压力对地应力场以及断层面受力状态的影响方式或机理,进而分析断层受力情况对断层稳定性、断层渗透性的影响,揭示海底断层应力-渗漏耦合规律,探讨海底断层起隔挡与泄漏作用机理,建立海底断层泄漏性的评价标准与方法。本项目不仅可深化对于海底断层CO2泄漏机理的认识,而且对CO2海上地质封存长期安全稳定性评价和风险控制具有重要指导意义,同时也为未来开展CO2海上地质封存提供基础资料和科学依据。
英文摘要
Carbon dioxide(CO2) capture and sequestration (CCS), which was considered to be an effective method to deal with climate change and clean energy use, became one of the hot topics in the world already. Although the CO2 offshore geological storage have an number of important advantages over onshore sites, the safety and risk control of offshore CCS are core issues that need to be solved. Currently, the understanding of leakage mechanism through submarine fault is still very superficial, and the submarine fault-seal characteristics and main controlling factors need further studies. So it is important to estimate the potential amount of leakage and corresponding pressure changes in formations connected through a vertically leaky submarine fault. In this application, the HZ21-1 gas and oil field, which located on the continental shelf along Guangdong coast, would be studies for an instance. According to geological characteristics and also petrophysical and geomechanics parameters of the HZ21-1 trap, the impacts of high CO2 injection pressure on formation pressure and in situ stress will be analysized through discrete fracture models and fluid flow simulation. And then the impacts of the stress changes on fault stability and leakage should be studied. The coupling rules between stress and permeability of submarine fault will be discussed, and then to summarized the characteristics of CO2 leakage through submarine fault. Approach of assessing submarine fault seal capacity would be discussed and established. The result of this project will enhance understanding of the CO2 leakage mechanism through submarine fault, and on the other hand, it is important significance for long-term security stability evaluation and risk control of the CO2 offshore geological storage and will also provide basic information and scientific basis for the future research.
碳捕集和地质封存是有效解决温室气体CO2环保问题的重要途径之一;但地质封存的安全稳定性仍是关注的焦点。本项目以断控/断块型构造封存场地的安全稳定性为导向,以珠江口盆地HZ21-1油气田构造和LF2-1咸水层构造为例,开展高注入压力引起地层流体压力的变化规律研究,进而分析断层活动性和封闭性风险。项目执行过程中利用TOUGH2-ECO2n和CMG-GEM模拟软件,主要开展了以下三方面工作:(1)HZ21-1油气田CO2咸水层地质封存数值模拟研究;(2)HZ21-1油田M10油藏CO2-EOR与封存数值模拟研究;(3)LF2-1构造CO2咸水层封存数值模拟研究。研究结果显示,无论是HZ21-1和LF2-1整个构造的咸水层CO2注入模拟,还是单油藏(M10)的CO2-EOR模拟,CO2高注入压力引起地层流体压力升高幅度均较小,且注入的CO2晕分布范围仅在3.5km以内,一般未能触及断层附近。注入速率、注入压力的成倍增大,并没有导致CO2晕分布范围和地层压力的成倍增加,不构成线性关系。因此对于断层属性的影响较小,对断层稳定性和封闭性的影响也不大。分析认为发生这种情况的原因在于研究对象HZ21-1油气田和LF2-1构造都属于地层水能量活动强烈类型,边底水无限连通,为开放型边底水,加之储层高孔高渗特征,CO2注入井井筒内高压的影响范围有限,外围区域地层压力很快被地层能量稀释,地层压力可以得到快速再平衡,对地层流体孔隙压力的影响很小。因此对于以储层物性条件较好、边底水活跃的海上CO2封存场地,只要断层两侧泥岩对接良好,保持原始封闭性,大规模CO2注入对地层压力及断层稳定性的影响都很小。因此海底断层封闭稳定性的因素首先应该考虑封存场地的属性标准条件:物性条件(孔隙度>15%,渗透率>200mD)、流动场(边底水流动开放型)、原始封闭性(泥岩涂抹)以及注入井位选择和注入压力设置等。
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DOI: --
发表时间: --
期刊: 油气藏评价与开发
影响因子: --
作者: [刘大伟, 胡罡, 李实, 田选华, 李鹏春]
通讯作者: 李鹏春
DOI: --
发表时间: 2017-09
期刊: 热带海洋学报
影响因子: --
作者: [刘雪雁, 李鹏春, 周蒂, LUJiemin, 陈广浩]
通讯作者: 陈广浩
DOI: --
发表时间: 2013
期刊: 海洋地质前沿
影响因子: --
作者: [彭佳龙, 陈广浩, 周蒂, 李鹏春, 吴建耀]
通讯作者: 吴建耀
A long-term Strategic Plan of Offshore CO2 Transport and Storage in Northern South China Sea for a low-carbon development in Guangdong
南海北部近海二氧化碳运输与封存中长期战略规划 助力广东低碳发展
DOI: --
发表时间: --
期刊: International Journal of Greenhouse Gas Control
影响因子: 3.9
作者: [Di Zhou, Pengchun Li, Xi Liang, Muxin Liu, Li Wang]
通讯作者: Li Wang
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