选址技术工作流程

如题所述

油气藏、煤层和深部咸水层CO2地质封存选址流程分具特点,但以深部咸水层CO2地质封存选址流程较为复杂,具代表性,故本节以此为例进行阐述。

基于我国多年来地质矿产、地下水资源和油气资源勘查实践,CO2地质封存地质选址工作也是一个分阶段、循序渐进式的专业技术工作,是全国CO2地质封存潜力与适宜性评价工作的深化和延续,包括规划选址和工程选址两大阶段。

(一)规划选址

全国CO2地质封存潜力与适宜性评价工作包括如下5个阶段。第一阶段区域级预测潜力评价、第二阶段盆地级推定潜力评价、第三阶段目标区级控制潜力评价、第四阶段场地级基础封存量评价和第五阶段灌注级工程封存量评价。按CO2地质封存潜力评价精度由低到高,依次分称CO2地质封存潜力与适宜性评价E、D、C、B、A级(表2-1)。对应碳封存领导人论坛(CSLF,2008)CO2封存量金字塔分级图(图2-1),各级别潜力含义见表2-1内说明,与CSLF封存量金字塔分级的异同见表2-2。

图2-1 中国CO2地质封存工作阶段与潜力分级图

表2-1 全国CO2地质封存潜力与适宜性评价地质工作阶段划分

深部咸水层CO2地质封存规划选址的第一阶段是区域级潜力与适宜性评价(E级);第二阶段为盆地级一、二级构造单元潜力与适宜性评价(D级);第三阶段为盆地三级构造单元圈闭级(CO2地质封存目标靶区,C级)潜力与适宜性评价;第四阶段即工程选址阶段(B级)。

表2-2 中国CO2地质封存潜力分级与CSLF(2008)对比表

规划选址的第一、第二阶段主要是对区域级和盆地级CO2地质封存潜力进行评价。第三阶段重点是在沉积盆地三级构造单元评价的基础上选择出可供CO2地质封存的圈闭,对圈闭内各地质时代形成的储、盖层做精细描述和刻画,通过圈闭内物化探资料、井筒资料和综合研究资料,采用综合评价方法,对圈闭CO2地质封存条件进行评价,筛选出CO2地质封存的目标靶区。

第四阶段即工程选址阶段,开始于沉积盆地各三级构造单元CO2地质封存圈闭或目标靶区评价所筛选出的3处以上比选场地。通过对各比选场地相关资料全面搜集、遥感选址调查、现场实地综合地质调查、地球物理勘探等工作,获取各类评价参数,详细评价这些比选场地,选择出优选场地,最终评价推荐出当地公众、政府和业主可接受的工程选定场地。

第五阶段为规模化灌注场地评价阶段。

1.区域级潜力评价(E级:预测潜力与全国沉积盆地CO2地质封存适宜性评价)

(1)E级预测潜力与全国沉积盆地CO2地质封存适宜性评价的目的:以单个沉积盆地为单元,逐一对全国各沉积盆地内800~3500m深度区间各地质时代形成的主力储、盖层进行高度概化;通过盆地内不同位置少数控制性勘探井获得的潜力评价参数,预测整个盆地CO2地质封存潜力,即求取E级精度预测潜力。选取易于获得的评价指标,对全国面积大于200km2的沉积盆地进行CO2地质封存适宜性评价,通过比较和分类排队,淘汰部分不适宜CO2地质封存的沉积盆地,选择出可供下一阶段继续研究的适宜CO2地质封存的沉积盆地。

(2)主要工作内容及要求:应用盆地地质、油气地质、煤田地质钻探和物化探资料,进行盆地分析,计算单个沉积盆地CO2地质封存预测潜力,优选排序出适宜CO2地质封存的沉积盆地。

2.盆地级潜力评价(D级:推定潜力与沉积盆地CO2地质封存适宜性评价)

(1)D级推定潜力与沉积盆地CO2地质封存适宜性评价的目的:以适宜CO2地质封存的沉积盆地一、二级构造单元为研究对象,对沉积盆地内一、二级构造单元800~3 500 m深度区间各地质时代形成的储、盖层进一步详细概化,通过一级构造单元内钻孔、地震地球物理、储层和流体资料等资料的搜集,丰富潜力计算参数,计算各盆地一、二级构造单元D级推定潜力。对各盆地一、二级构造单元进行CO2地质封存适宜性评价,运用盆地模拟和其他综合评价方法,评价出盆地中CO2地质封存远景区,为宏观CO2地质封存场地选择提供依据。

(2)研究内容和重点:以钻孔资料为主,地震资料为基础,结合其他地质资料,详细研究盆地地质特征,建立盆地地质概念模型,重现盆地演化史;查明地层、岩性横向变化及构造形态和断层分布;储层分布;通过定量计算盆地D级推定潜力和适宜性评价,评价出盆地中CO2地质封存远景区,为国家宏观CO2地质封存场地选择提供依据。

3.目标区级潜力评价(C级:控制潜力与CO2地质封存目标靶区评价)

(1)C级控制潜力与CO2地质封存目标靶区评价的目的:以盆地三级构造单元内的圈闭为研究对象和评价单元,对圈闭内各地质时代形成的储、盖层做精细描述和刻画,通过圈闭内物化探资料、井筒资料和综合研究资料,采用综合评价方法,对圈闭CO2地质封存条件进行评价;通过圈闭CO2地质封存适宜性评价,计算C级控制潜力,优选出CO2地质封存的目标靶区,为国家CO2地质封存提供一批目标靶区。

(2)工作内容及要求:C级控制潜力评价以圈闭为基础,以目标靶区为评价主体。工作时以物化探、井筒资料等控制程度较高的资料为依据,在圈闭综合评价的基础上,比选出CO2地质封存的目标靶区,计算目标靶区CO2地质封存C级控制潜力。

(二)工程选址

1.基础封存量评价(B级:场地级潜力与CO2地质封存场地评价)

该阶段根据CO2地质封存场地选址标准,充分考虑地方政府和业主意见,比选出最佳CO2地质封存场地。通过场地遥感选址调查、综合地质调查、地球物理勘探、钻探与灌注试验、室内物理模拟与数值模拟,基本查明场地CO2地质封存地质条件,对场地做出勘探评价,计算场地级CO2地质封存量,即B级基础封存量,制定合理的CO2灌注方案,为CO2灌注工程施工图设计提供依据。

工程选址阶段包括比选场地选址、优选场地选址、选定场地选址三大阶段。各阶段排序选出的场地依次分称比选场地、优选场地和选定场地。

(1)比选场地选址:比选场地选址工作宜在沉积盆地各三级构造单元内目标靶区圈闭级CO2地质封存潜力与适宜性评价的基础上,本着“地下决定地上,地下顾及地上” 的原则所筛选出的3处以上比选场地而开展,相当于地质矿产和地下水水源地勘查的普查阶段。

该阶段地质工作以3处以上比选场地为研究对象,首先在已有区域地质资料的基础上,通过比选场地钻孔、地震地球物理、储盖层和流体资料等资料的搜集,对800~3500 m深度区间各地质时代形成的储盖层进行概化,确定和分析、描述各评价指标。进而本着 “先遥感,后地面综合地质调查,再物探” 的工作程序,依次开展相关选址工作。最后依新获的资料对3处以上比选场地进行综合评价和排序,给出1处以上待优选的场地。如果不能给出待优选的场地,则返回第三阶段目标靶区确定阶段。因此,沉积盆地内CO2地质封存目标靶区的确定是至关重要的。

(2)优选场地勘探及地质工作重点:该阶段工作对象是上一阶段确定的1处以上待优选的场地,相当于地质矿产和地下水水源地勘查的详查阶段。深入研究待优选场地CO2地质封存地质条件,通过地质建模和数值模拟,计算有效封存量。最后对待优选的场地进行综合评价和排序,确定出选定场地。

优选场地综合评价结束后,应编制优选场地综合地质评价技术报告。报告应详细说明优选场地的综合地质条件与各种利、弊因素,进行综合评价与排序,给出选定场地,并对下一步工作提出建议,并以报告的形式提交项目业主单位,再由业主单位报请官方审批,列入国家或地方的计划项目。

优选场地综合地质评价技术报告是CO2地质封存选址的关键依据和工程立项依据,标志着CO2地质封存项目由选址阶段正式过渡到工程阶段。

(3)选定场地勘探及地质工作重点:选定场地勘探工作相当于地质矿产和地下水水源地勘查的勘探阶段,工作手段以钻探、岩心样品采集与测试试验、CO2环境背景值监测、CO2灌注试验、灌注期动态监测和数值模拟为主。通过优选场地钻探、储盖层岩心采集、测试与试验、井中物探、CO2地质封存灌注试验、地质模型修正与数值模拟等工作,重点解决选定场地的可灌注性、灌注井布井方案和使用年限等关键技术问题。

钻探及灌注试验场结束后,应编写“二氧化碳地质封存场地勘探与场地选定报告”。报告应详细说明选定场地的综合地质条件,评价选定场地CO2可灌注量,安全及环境影响、经济合理性等。如具备规模化CO2地质封存条件,则转入工程性实际灌注,选址结束。

2.灌注级潜力评价(A级:工程封存量与CO2地质封存工程场地评价)

该阶段是指在场地级基础封存量评价的基础上,实现了由灌注试验转化为工程性实际灌注,并历经了较长的CO2灌注监测时间,灌注量日趋稳定,CO2扩散晕在储层内不断有效地扩展,且没有出现CO2泄漏、诱发地震等环境、安全问题时,通过拟合、改进的数值模型而得出的场地级工程封存量。根据灌注工程的运行状况,对灌注场地CO2灌注量及工程场地进行全面评价。

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