安徽省二氧化碳地質儲存潛力評價

發布時間：2019-01-11所屬分類：科技論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要：闡述了二氧化碳地質儲存條件，以安徽省盆地咸水含水層、不可采煤層、枯竭油氣田為對象，研究評價了安徽省二氧化碳地質儲存潛力，可為安徽省發展低碳經濟、實施節能減排提供地質依據，開辟了新的減排途徑。 關鍵詞：二氧化碳地質儲存,低碳經濟,節能減排

　　摘要：闡述了二氧化碳地質儲存條件，以安徽省盆地咸水含水層、不可采煤層、枯竭油氣田為對象，研究評價了安徽省二氧化碳地質儲存潛力，可為安徽省發展低碳經濟、實施節能減排提供地質依據，開辟了新的減排途徑。

　　關鍵詞：二氧化碳地質儲存,低碳經濟,節能減排

　　1概述

　　二氧化碳地質儲存技術(CarbonDioxideGeologi⁃calStorage，CGS)，是將從能源活動及工業生產集中排放源中(如發電廠、鋼鐵廠等)分離得到的二氧化碳進行一定的工藝處理后注入到地下深處具有封閉條件的地層中儲存起來。該技術的目的就是把二氧化碳儲存與地下深部構造之中，具有儲存容量大、儲存時間長、可利用成熟技術等特點，是二氧化碳捕集與封存技術中最重要的技術之一。

　　安徽省分布有31個中新生代陸相沉積盆地、7個煤田、2個油氣田，是儲存二氧化碳良好的地下空間，針對沉積盆地、不可采煤層、枯竭油氣田評價安徽省二氧化碳地質儲存潛力，可為安徽省發展低碳經濟、實施節能減排提供地質依據，開辟了新的減排途徑。

　　2二氧化碳地質儲存條件

　　二氧化碳的地質儲存需要有一個儲存空間大、地質構造封閉、穩定安全的地質條件，以達到有效儲存及儲存的安全保證，因此該技術對地質構造及區域地殼穩定性有著嚴格要求。

　　2.1儲層深度

　　二氧化碳地質儲存過程中常需要在超臨界壓力下將其注入，要求其流動性好、密度大。根據二氧化碳物理性質研究顯示，超臨界二氧化碳的臨界點為31.1℃，7.38MPa。一般而言，需要在地表800m以下才能達到上述溫度及壓力，考慮安全因素，二氧化碳儲層的深度需在地表以下1000m處，以保證注入的二氧化碳完全呈現超臨界狀態的高密度流體。

　　2.2儲層空間

　　二氧化碳地質儲存要求儲層巖石要有較高的孔隙度及有效的滲透率，具備流體儲存和流通空間，方便二氧化碳注入過程中在儲層中的運移。儲層巖石中都會發育有孔隙、裂隙、溶洞以及其它縫隙等，這些縫隙構成的深部空間都可以有效進行二氧化碳地質儲存，且相互連通的空隙通道，使二氧化碳流體能夠在儲層當中進行運移，充滿整個地質儲層，從而達到最大的二氧化碳地質儲存量。

　　2.3地質構造

　　二氧化碳地質儲存地質體必須是一個圈閉的地質構造，圈閉條件的構成可以是地層向山彎曲成背斜圈閉，也可以是儲層沿上傾方向與非滲透層以斷層相接的斷層圈閉，還可以是儲層沿上傾方向被非滲透層不整合覆蓋的地層圈閉。二氧化碳由于超臨界狀態時密度比水小，注入到地質儲層后會沿著縫隙向上滲透，因此，二氧化碳儲層上部必須存在嚴密的蓋層，防止其泄露或者發生次生環境事件。綜合上述二氧化碳地質儲存的深度、空間、構造條件，適合二氧化碳地質儲存的圈閉空間有深部咸水含水層、不可采的煤層、枯竭的油氣田等。

　　3評價原則、方法及數據來源

　　3.1估算單元概化與基本估算原則

　　(1)僅估算理論儲存量，以單個盆地、油氣田、煤田為估算單元，儲、蓋層地質結構模型僅為粗略概化。(2)對深部咸水含水層的理論儲存量估算，主要為10個安徽省中新生代陸相沉積盆地深度800~3500m范圍內的儲層。(3)將油氣田作為單獨的估算單元，主要為合肥油田和天長油田，并假設均已開采枯竭。(4)將煤田作為單獨的估算單元，主要為淮北煤田和淮南煤田，估算深度為1200~2000km。(5)儲層的估算參數均取儲層范圍所得數據的平均值。

　　3.2估算參數取值及來源

　　(1)估算對參數的空間變異性不做要求，以單個盆地儲層參數的平均值作為整個盆地的參數值開展計算，不做細化處理。(2)結合儲層的平均壓力和溫度，利用二氧化碳密度與壓力、溫度的函數關系來確定盆地儲層的二氧化碳密度。(3)根據儲層深度的壓力、溫度以及鹽度的平均值，然后通過查表法、Duan和Sun模型計算溶解度。

　　(4)深部咸水層的空間體積通過儲層在盆地內分布面積和厚度估算求得。儲層在盆地內的分布面積，首先分析可作為儲層的沉積地層分布范圍，作為儲層的基本分布面積，對儲層的面積延展不祥的構造單元，取儲存單元總面積的1%;儲層厚度通過分析盆地的地層巖性及其他相關資料估算地層中可作為儲層的厚度,或取沉積深度平均值的10%計。(5)孔隙度根據所搜集到的估算單元范圍內的平均孔隙度代替。

　　(6)油氣和煤層氣的地質儲量是反映油氣田和煤田中可用于CO2儲層空間大小的理論量，主要通過搜集油氣和煤炭部門的資料直接獲得，參考《安徽省油氣資源評價》、《安徽省煤炭資源圖集》、《安徽省石油地質基本特征及含油氣遠景評價的初步探討》及《兩淮煤田煤層氣抽采利用初步評價報告》。(7)油氣采收率主要是選擇通過區域的采收率平均值作為近似值使用，參考《新一輪全國油氣資源評價系列叢書》之《全國石油天然氣資源評價》、《全國煤層氣資源評價》。

　　4安徽省二氧化碳地質儲存潛力估算

　　4.1盆地咸水含水層二氧化碳地質儲存潛力評價

　　綜合各盆地深部咸水含水層的分布面積、厚度，儲存平均孔隙度，初始地層水的平均密度，二氧化碳在地層水溶解度及二氧化碳的摩爾質量等參數的取值，進行了我省盆地咸水含水層二氧化碳地質儲存潛力估算�？梢缘玫礁髋璧厣畈肯趟畬又卸�氧化碳地質儲存潛力。其中合肥盆地儲存潛力最大，占全省深部咸水層總儲存量的33.19%;其次為阜陽盆地，占深部咸水層總儲存量26.83%。

　　4.2不可采煤層二氧化碳地質儲存潛力評價

　　不可采煤層儲存二氧化碳的過程，可以簡化為煤層氣開采的逆過程，其核心機制是二氧化碳吸附及驅替煤層氣的動力學過程。因此，不可采煤層二氧化碳地質儲存機理實質上主要是關于二氧化碳在煤層孔隙結構中吸附-解吸的作用機理。據安徽省煤炭資源圖集，安徽省有煤田7個，包括淮北煤田、淮南煤田、巢湖煤田、安慶煤田、貴池煤田、蕪銅煤田、宣涇煤田，其中兩淮煤田煤炭資源約占全省的97.7%，且分布較集中、資料較豐富，其他煤田分布面積小，規模有限，且資料有限，故本文確定淮北煤田和淮南煤田作為二氧化碳地質儲存評價估算煤田。安徽省兩淮煤田煤炭資源量大，煤層氣儲量豐富，是儲存二氧化碳理想場所。

　　目前，我省煤炭開采深度已超過1000m(望峰崗煤礦)，所以本次估算認為兩淮地區深度為1200~2000m的煤層為我省不可采煤層，即采用1200~2000m煤層中煤層氣地質儲量進行我省不可采煤層二氧化碳地質儲存潛力估算。通過計算，得出安徽省不可采煤層二氧化碳總地質儲存潛力為6.60×108t，其中淮北煤田不可采煤層二氧化碳地質儲存潛力為2.36×108t，淮南煤田不可采煤層二氧化碳地質儲存潛力為4.23×108。

　　4.3油田二氧化碳地質儲存潛力評價

　　油藏經過一定時間的開發，在當時技術、經濟條件下的限制，有部分原油不能采出，導致油藏失去了開采價值而被廢棄，因此，可以利用該油藏儲存二氧化碳。鑒于已有資料情況，本文針對我省有資源量預測的較大的合肥油田和天長油田進行二氧化碳地質儲存潛力估算。通過計算，得出安徽省油田二氧化碳總地質儲存潛力為5.62×108t，其中合肥油田二氧化碳地質儲存潛力為3.85×108t，天長煤田二氧化碳地質儲存潛力為1.77×108。

　　4.4安徽省二氧化碳地質儲存潛力估算

　　通過上述計算，安徽省二氧化碳地質儲存潛力為899.08×108t。其中深部咸水含水層二氧化碳地質儲存潛力為886.86×108t，占全省二氧化碳地質儲存潛力的98.64%;不可采煤層二氧化碳地質儲存潛力為6.60×108t，占全省二氧化碳地質儲存潛力的0.73%;油田二氧化碳地質儲存潛力為5.62×108t，占全省二氧化碳地質儲存潛力的0.63%。

　　5結語

　　安徽省二氧化碳地質儲存潛力巨大，可儲存二氧化碳899.08×108t。從儲存介質來看，以深部咸水含水層儲存潛力最大，主要有合肥盆地、阜陽盆地、沿江盆地和宣廣盆地。在今后二氧化碳地質儲存工程上的研究與探索過程中，可選擇我省勘探及研究程度較高的可行盆地進一步深入研究，以盆地一級構造單元為研究對象，圈定一批二氧化碳地質儲存目標靶區，盡早開展我省二氧化碳地質儲存試點、示范工作。另外，還需加強與煤炭、石油等部門的合作，通過人工地質碳匯模式將二氧化碳進行地質儲存，必將產生良好的經濟效益、社會效益和環境效益，為我省碳減排工作做出重要貢獻。

　　參考文獻：

　　[1]遲元林，王璞珺，單玄龍，等.中國陸相含油氣盆地深層地層研究——以松遼盆地為例[M].長春：吉林科學技術出版社，2000.

　　推薦期刊：《云南地質》Yunnan Geology(季刊)1982年創刊，主要刊登云南及其它領域，特別是東南亞周邊國家的基礎地質研究問題，重視發表地學前沿學科以及國家、云南省地學攻關項目學術論文，介紹云南及其它領域資源勘查、開發、市場化信息及動態。