通过注入油藏深部咸水层优化二氧化碳地质储存
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圉犹他 州 、新 墨西 哥州 、怀 俄 明州 和 德克 萨斯 州州 西 部等 区域 。
【 键 词 】二 氧 化 碳储 存 咸 水 油 多相 流 体 全 球 变 暖 关
ｌ前 言
有足 够证 据表明最近 １０ 年来地球温度不 断 ０
（）所 需技术 已被油 、气 、废 物处 理工业 等实现 。 ｃ
例如 ， １９ ￣２ ０ ９ ６ ０ ４年 间，把约 ８ ０ ，０ ｔ ， ０Ｏ ０ 二氧化 ０
上升 ， 人类 向大气 中排放 的二氧 地 区 ：到 ２ ０ 年 ，把 约 ｌ ｎｒ ｉ ０４
３ ０ ， ０ 二氧化碳 被注 入加 拿大 Ｗｅ ｂ ｒ ， ０ ０ｔ ４ Ｏ ｙ ｕｎ场地 。
也包括 油藏 下 部的 高孔 隙度 、高渗 透 性 的咸水 层 。这 是 一种 非常 特殊 的 注入 目标 层 ，这 种咸 水层 具 有相 当大 的 二氧 化 碳存 储 能力 ，我们 推 断在 美 国绝 大 多数油 藏 盆地 内均 存 在大 量此 类地 层 。本 研 究 主要 目的是 评估 这 种假 定 的可 行性 。通 过试 验 测试 不 同含 盐度 、 温度 、 压力 条件 下 二氧 化碳 、二 氧 化碳 ． 以及 二 氧化 碳 ． 油 咸水 的热物 理参 数 ，定 量对 比油藏 和咸 水 层 中 的二 氧化 碳特 性 。此外 ，我 们对 比重 系数 （ 的 分布 和迁 移 性 比率 （ 进行 了 Ｍ
注 入多 处油藏 中。在世 界 范 围内 ，二氧 化碳 用于
提 高油 田采 收率 的应 用 实例 为 ４ ０个场 地 。 ２ 在考虑经 济和 技术 问题之 后 ，我们 有理 由预 计 ，在短期 内二氧 化碳 地质 储存是 减缓 全球变 暖 最直 接 、最有 效 的方 法 。在 二氧化碳 地 质储存 的 多种 方法 中，本研 究着 重考 虑油 藏和咸 水层 中 的
Ｉｓｔｄ ， ｎｖｒ ｔ ｏ ｌ ， ａｔ ａｅＣｔ， Ｔ８ １５ Ｕ Ａ） ｎｔｕ ｅ Ｕ ｉ ｓｙ ｆ ａ Ｓ ｌＬ ｋ ｉ Ｕ ４ ０ ， Ｓ ｉ ｅ ｉ Ｕ ｈ ｙ
翻译 ：王春晖 ；校对 ：佟元清
【 摘 要】本文研究 目的旨在提供一种最优 的二氧化碳 （ Ｏ ）地质储存实例——注入二氧化碳并储存于油藏下深部咸水 Ｃ２ 层。这即包含油藏中油水接触面（ ＷＥ 之下的单独咸水层 （ Ｏ ） 该储层在现有二氧化碳存储容量评估 中常被忽略 ） ，
非碳 能源 （ 如核能和氢 ）代替含 碳能源 ；（）使 例 ｂ
用 更 多的可再 生能源 ，例 如光 能、风 能 、潮 汐能
和 地热 能等 ； ）捕 获二氧化碳 并将其储 存 于地层 （ Ｃ
中。在这 些观点 中，将二氧 化碳储 存于地 层 中更
存 的最 佳方式 。 这个特 殊 的储存 目标层包 含两 类 ： 第 一类 为 油藏 中油 水 接 触 面 （ ｗｃ 下 单 独咸 水 ｏ ）
对比。其中：Ⅳ用于描述浮力驱动二氧化碳的趋势 ； 用于描述二氧化碳在 油藏和咸水层中迁移受阻的情况。
本研 究介 绍 了油 藏／ 水层 中二氧 化 碳注 入 的优 缺点 ，包 括 以下 方面 ：（）二氧 化 碳 在油 中的溶 解度 明显 高于 咸 咸 １ 水 （ 出约 ３ 超 ０倍 ） ２ ；（）油藏 中二 氧化 碳 浮力 驱动 迁移 趋 势较 弱 ，其原 因是与 咸 水和 油 的 密度 差相 比， 二氧 化 碳 ｆ油 的密度 差较 小 （ 氧化 碳 与原 油 密度 差约 ｔ０ｇｍ ，二 氧化 碳 与咸 水 的密度 差约 ３ ０ｇｍ ） ３ ｊ 二 ０ｋ ０ ５ ｋ／ ；（）由二 氧 化 碳溶 解所 造 成的 油或 咸 水密 度增 量 并 不 明显 （ ７ １ｋ／ ：ｆ）二氧 化碳 的 溶解 会 使 油 的粘滞 性 显 著 约 ～ ５ｇｍ ） ４ 下降 （ ５７０降至 ９ ｍＰ ） 从 ，９ ８ ａ 。我们 通过 数 值模 拟 计算 并对 比这 些关 键 参数 和 过程 。模 拟 结果 表 明 ，油藏 下深 ｓ 成 水层 的二氧 化碳 注入 降 低 了二氧 化 碳 浮力 驱动 的迁 移 率 。同 时，与传 统深 部 咸水 层 二 氧化 碳注 入 相 比 （ 即二 氧 化 碳注 入非 油藏 以下 的咸 水 层 ） 种 方案 使 二氧 化碳 迁 移率达 到最 小 值 。最 终 ，从 实践 和场 地应 用 层 面看 ， ，这 我 们将 储 油地层 和 层厚 （ 量 ）作 为西 南 地 区碳储 存合 作 组织 （ＷＰ场 地部 署 的一 部 分 ，场 地试 验 选址 包括 美 储 Ｓ ）
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水 文地 质工程地 质技 术方法动 态
２ １ 年 第 ３４期 ０１ ．
通过注入油藏深部成水层优化二氧化碳地质储存水
Ｗ ｅ ｎＳ ｉ ｎ Ｂ ｉｎＪ Ｍｃ ｈ ｒｏ ｏ ｈＫ Ｈａ ， ｒ ． Ｐ ｅ ｓｎ ａ
（ ｐ ｒ ｎ ｆ ｖｌ ｎ ｖｒｎ ｎａ ｎ ｎ ｒｙａ ｄＧｅ ｓ ｉｎ ｅ Ｄｅ ａｔ ｔ ｉａ ｄＥｎ ｉ ｍｅ ｔｌ ｄＥ ｅｇ ｎ ｏｃｅ ｃ ｍｅ ｏ Ｃｉ ｏ ａ
。
基 于此 原因 ， 有关专家建议有必要 减少二氧化
碳 排放 量 （ 约每年 ７１ ｌ ）以减缓地 球温度 的升 ．× ０ｔ 高。 了实现这个 目标 ， 为 许多国家 已同意执行 １９ ９７ 年 联合 国气候框架 会议起 草的京都 议定 书的相 关
此外 ，出于提 高油 田采 收率 的原 因 ，二氧化 碳 已
二氧 化碳注入 。此 处我 们假 定 ，二氧化 碳注 入并 储存 于油藏 下部咸水 层 是沉积 盆地 中二 氧化碳 储
规定 ，就温 室气 体减排 已达成 国际共识 。 然 而 ， 由于碳排放 涉及地球 能源 和经 济可持
续发 展 ，二氧 化碳减排 并不是 一个 简单 的问题 。 研究表 明， 二氧化碳 减排途径 包括如 下： ａ （）利用
【 键 词 】二 氧 化 碳储 存 咸 水 油 多相 流 体 全 球 变 暖 关
ｌ前 言
有足 够证 据表明最近 １０ 年来地球温度不 断 ０
（）所 需技术 已被油 、气 、废 物处 理工业 等实现 。 ｃ
例如 ， １９ ￣２ ０ ９ ６ ０ ４年 间，把约 ８ ０ ，０ ｔ ， ０Ｏ ０ 二氧化 ０
上升 ， 人类 向大气 中排放 的二氧 地 区 ：到 ２ ０ 年 ，把 约 ｌ ｎｒ ｉ ０４
３ ０ ， ０ 二氧化碳 被注 入加 拿大 Ｗｅ ｂ ｒ ， ０ ０ｔ ４ Ｏ ｙ ｕｎ场地 。
也包括 油藏 下 部的 高孔 隙度 、高渗 透 性 的咸水 层 。这 是 一种 非常 特殊 的 注入 目标 层 ，这 种咸 水层 具 有相 当大 的 二氧 化 碳存 储 能力 ，我们 推 断在 美 国绝 大 多数油 藏 盆地 内均 存 在大 量此 类地 层 。本 研 究 主要 目的是 评估 这 种假 定 的可 行性 。通 过试 验 测试 不 同含 盐度 、 温度 、 压力 条件 下 二氧 化碳 、二 氧 化碳 ． 以及 二 氧化 碳 ． 油 咸水 的热物 理参 数 ，定 量对 比油藏 和咸 水 层 中 的二 氧化 碳特 性 。此外 ，我 们对 比重 系数 （ 的 分布 和迁 移 性 比率 （ 进行 了 Ｍ
注 入多 处油藏 中。在世 界 范 围内 ，二氧 化碳 用于
提 高油 田采 收率 的应 用 实例 为 ４ ０个场 地 。 ２ 在考虑经 济和 技术 问题之 后 ，我们 有理 由预 计 ，在短期 内二氧 化碳 地质 储存是 减缓 全球变 暖 最直 接 、最有 效 的方 法 。在 二氧化碳 地 质储存 的 多种 方法 中，本研 究着 重考 虑油 藏和咸 水层 中 的
Ｉｓｔｄ ， ｎｖｒ ｔ ｏ ｌ ， ａｔ ａｅＣｔ， Ｔ８ １５ Ｕ Ａ） ｎｔｕ ｅ Ｕ ｉ ｓｙ ｆ ａ Ｓ ｌＬ ｋ ｉ Ｕ ４ ０ ， Ｓ ｉ ｅ ｉ Ｕ ｈ ｙ
翻译 ：王春晖 ；校对 ：佟元清
【 摘 要】本文研究 目的旨在提供一种最优 的二氧化碳 （ Ｏ ）地质储存实例——注入二氧化碳并储存于油藏下深部咸水 Ｃ２ 层。这即包含油藏中油水接触面（ ＷＥ 之下的单独咸水层 （ Ｏ ） 该储层在现有二氧化碳存储容量评估 中常被忽略 ） ，
非碳 能源 （ 如核能和氢 ）代替含 碳能源 ；（）使 例 ｂ
用 更 多的可再 生能源 ，例 如光 能、风 能 、潮 汐能
和 地热 能等 ； ）捕 获二氧化碳 并将其储 存 于地层 （ Ｃ
中。在这 些观点 中，将二氧 化碳储 存于地 层 中更
存 的最 佳方式 。 这个特 殊 的储存 目标层包 含两 类 ： 第 一类 为 油藏 中油 水 接 触 面 （ ｗｃ 下 单 独咸 水 ｏ ）
对比。其中：Ⅳ用于描述浮力驱动二氧化碳的趋势 ； 用于描述二氧化碳在 油藏和咸水层中迁移受阻的情况。
本研 究介 绍 了油 藏／ 水层 中二氧 化 碳注 入 的优 缺点 ，包 括 以下 方面 ：（）二氧 化 碳 在油 中的溶 解度 明显 高于 咸 咸 １ 水 （ 出约 ３ 超 ０倍 ） ２ ；（）油藏 中二 氧化 碳 浮力 驱动 迁移 趋 势较 弱 ，其原 因是与 咸 水和 油 的 密度 差相 比， 二氧 化 碳 ｆ油 的密度 差较 小 （ 氧化 碳 与原 油 密度 差约 ｔ０ｇｍ ，二 氧化 碳 与咸 水 的密度 差约 ３ ０ｇｍ ） ３ ｊ 二 ０ｋ ０ ５ ｋ／ ；（）由二 氧 化 碳溶 解所 造 成的 油或 咸 水密 度增 量 并 不 明显 （ ７ １ｋ／ ：ｆ）二氧 化碳 的 溶解 会 使 油 的粘滞 性 显 著 约 ～ ５ｇｍ ） ４ 下降 （ ５７０降至 ９ ｍＰ ） 从 ，９ ８ ａ 。我们 通过 数 值模 拟 计算 并对 比这 些关 键 参数 和 过程 。模 拟 结果 表 明 ，油藏 下深 ｓ 成 水层 的二氧 化碳 注入 降 低 了二氧 化 碳 浮力 驱动 的迁 移 率 。同 时，与传 统深 部 咸水 层 二 氧化 碳注 入 相 比 （ 即二 氧 化 碳注 入非 油藏 以下 的咸 水 层 ） 种 方案 使 二氧 化碳 迁 移率达 到最 小 值 。最 终 ，从 实践 和场 地应 用 层 面看 ， ，这 我 们将 储 油地层 和 层厚 （ 量 ）作 为西 南 地 区碳储 存合 作 组织 （ＷＰ场 地部 署 的一 部 分 ，场 地试 验 选址 包括 美 储 Ｓ ）
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水 文地 质工程地 质技 术方法动 态
２ １ 年 第 ３４期 ０１ ．
通过注入油藏深部成水层优化二氧化碳地质储存水
Ｗ ｅ ｎＳ ｉ ｎ Ｂ ｉｎＪ Ｍｃ ｈ ｒｏ ｏ ｈＫ Ｈａ ， ｒ ． Ｐ ｅ ｓｎ ａ
（ ｐ ｒ ｎ ｆ ｖｌ ｎ ｖｒｎ ｎａ ｎ ｎ ｒｙａ ｄＧｅ ｓ ｉｎ ｅ Ｄｅ ａｔ ｔ ｉａ ｄＥｎ ｉ ｍｅ ｔｌ ｄＥ ｅｇ ｎ ｏｃｅ ｃ ｍｅ ｏ Ｃｉ ｏ ａ
。
基 于此 原因 ， 有关专家建议有必要 减少二氧化
碳 排放 量 （ 约每年 ７１ ｌ ）以减缓地 球温度 的升 ．× ０ｔ 高。 了实现这个 目标 ， 为 许多国家 已同意执行 １９ ９７ 年 联合 国气候框架 会议起 草的京都 议定 书的相 关
此外 ，出于提 高油 田采 收率 的原 因 ，二氧化 碳 已
二氧 化碳注入 。此 处我 们假 定 ，二氧化 碳注 入并 储存 于油藏 下部咸水 层 是沉积 盆地 中二 氧化碳 储
规定 ，就温 室气 体减排 已达成 国际共识 。 然 而 ， 由于碳排放 涉及地球 能源 和经 济可持
续发 展 ，二氧 化碳减排 并不是 一个 简单 的问题 。 研究表 明， 二氧化碳 减排途径 包括如 下： ａ （）利用
