一种海洋咸水层CO2地质封存最优深度预测方法及系统

本发明涉及c02封存，具体涉及一种海洋咸水层c02地质封存最优深度预测方法及系统。

背景技术：

1、由于co2排放量急剧增加，全球变暖的趋势逐渐加深，目前大气中co2浓度已经高达420ppm。为了应对气候变暖，当前提出了将co2注入海洋深部咸水层中封存的解决方案。在这个解决方案中，co2吸附封存量是评价一个co2封存场地的重要指标。

2、co2吸附封存量与注入地层的深度有密切关系。实验室中虽然能控制温度及压力等参数，但是实验室内样品尺寸限制，并不能真实反映出宏观尺度上的co2注入地层深度对co2吸附量大小的影响，并且co2注入地层深度的选取也严重影响的co2注入工程建设的经济性，因此，亟需一种海洋咸水层c02地质封存最优深度预测方法及系统，以对co2注入靶区内不同深度处co2吸附封存量进行分析，为实现封存co2最优深度策略提供数据支撑。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足和实际应用的需求，本发明提供了一种海洋咸水层c02地质封存最优深度预测方法及系统，旨在为制定海洋咸水层封存c02最优深度的策略提供数据支撑。

2、第一方面，本发明提供了一种海洋咸水层c02地质封存最优深度预测方法，包括如下步骤：获取co2注入地层深度与咸水层温度之间的第一函数，所述第一函数的自变量为co2注入地层深度，所述第一函数的因变量为咸水层温度；获取co2注入地层深度与咸水层压强之间的第二函数，所述第二函数的自变量为co2注入地层深度，所述第二函数的因变量为咸水层压强；获取咸水层温度、咸水层压强与co2吸附量之间的第三函数，所述第三函数的自变量为咸水层温度和咸水层压强，所述第三函数的因变量为co2吸附量；利用所述第一函数和所述第二函数，基于所述第三函数获得co2注入地层深度与co2吸附量之间的第四函数，所述第四函数的自变量为co2注入地层深度，所述第四函数的因变量为co2吸附量；根据所述第四函数拟合co2注入地层深度与co2吸附量对应的变化曲线，并基于所述变化曲线预测海洋咸水层co2封存最优深度。

3、本发明所提供的海洋咸水层c02地质封存最优深度预测方法，其增益在于：本发明将咸水层温度和咸水层压强作为中间变量，实现了co2注入地层深度与co2吸附量关联模型的构建，利用co2注入地层深度与co2吸附量之间关联模型可量化不同深度的咸水层对co2的封存能力，进而为制定海洋咸水层封存c02最优深度的策略提供强有力的数据支撑。

4、可选地，所述第一函数满足如下表征公式：，其中，表示co2注入地层深度为h时对应的咸水层温度，表示co2注入地层深度，表示co2注入目标区域中咸水层温度变化梯度，表示co2注入地层深度为0时对应的海床表面温度。本发明通过引入温度变化梯度和海床表面温度，能够更为准确地反映co2注入地层深度与咸水层温度之间的关系。

5、可选地，第二函数满足如下表征公式：，其中,表示co2注入地层深度为h时对应的咸水层压强，表示co2注入地层深度，表示co2注入目标区域中咸水层压强变化梯度，表示co2注入地层深度为0时对应的海床表面压强。本发明通过引入压强变化梯度和海床表面压强，能够更为准确地反映co2注入地层深度与咸水层压强之间的关系。

6、可选地，所述获取咸水层温度、咸水层压强与co2吸附量之间的第三函数，包括如下步骤：根据langmuir方程构建咸水层温度、咸水层压强与co2吸附量之间的第三函数，所述第三函数满足如下模型：，其中，表示当咸水层温度为t,咸水层压强为p时，咸水层的co2吸附总量,表示当咸水层温度为t，咸水层压强趋近于无穷大时，咸水层的第一co2吸附量，表示咸水层温度为t时对应的langmuir压力，表示咸水层压强。本发明基于langmuir方程构建出了能够准确描述不同状态下咸水层的co2吸附封存能力的第三函数，为进一步获取表征co2注入地层深度与co2吸附量之间关系的第四函数提供模型支撑。

7、进一步可选地，所述第一co2吸附量满足如下计算模型：,其中，表示当咸水层温度为0k，咸水层压强趋近于无穷大时，咸水层的第二co2吸附量，表示咸水层中所有吸附表面的焓差,t表示咸水层温度，表示气体常数；所述langmuir压力满足如下计算模型：，其中，表示langmuir压力对咸水层温度依赖性的指数前因子，表示咸水层中吸附-解吸附的动力平衡焓差，t表示咸水层温度，表示气体常数。

8、进一步可选地，利用所述第一函数和所述第二函数，基于所述第三函数获得的co2注入地层深度与co2吸附量之间的第四函数，满足如下模型：，其中，表示co2注入地层深度为h时咸水层的co2吸附总量，表示当咸水层温度为0k，咸水层压强趋近于无穷大时，咸水层的第二co2吸附量，表示langmuir压力对咸水层温度依赖性的指数前因子，表示咸水层中吸附-解吸附的动力平衡焓差，表示咸水层中所有吸附表面的焓差，表示气体常数，表示co2注入地层深度,表示co2注入目标区域中咸水层温度变化梯度，表示co2注入地层深度为0时对应的海床表面温度，表示co2注入目标区域中咸水层压强变化梯度，表示co2注入地层深度为0时的海床表面压强。本发明所提供的第四函数为预测co2吸附量与co2注入地层深度之间的关系提供了拟合模型基础，有助于为制定海洋咸水层封存c02最优深度的策略提供数据支撑。

9、可选地，所述根据所述第四函数拟合co2注入地层深度与co2吸附量对应的变化曲线，并基于所述变化曲线预测海洋咸水层co2封存最优深度，包括如下步骤：确定第四函数中的常数项数值；设定co2注入地层深度范围，基于确定常数项数值的第四函数，在所述co2注入地层深度范围内拟合co2注入地层深度与co2吸附量对应的变化曲线；设置最优深度设置范围，根据所述co2注入地层深度与co2吸附量对应的变化曲线，在所述最优深度设置范围内预测海洋咸水层co2封存最优深度。本发明所拟合的co2注入地层深度与co2吸附量对应的变化曲线，为不同深度的咸水层对co2的封存能力提供了量化性的数据支持，为海洋咸水层封存c02最优深度的策略提供数据支撑，进而有助于提升海洋咸水层封存c02最优深度设置策略的有效性和合理性。

10、可选地，所述在所述最优深度设置范围内预测海洋咸水层co2封存最优深度，包括如下步骤：在最优深度设置范围内，所述co2注入地层深度与co2吸附量对应的变化曲线存在co2吸附量最大值点，将所述co2吸附量最大值点对应的co2注入地层深度设置为海洋咸水层co2封存最优深度。本发明通过在优深度设置范围内的吸附量最大值点，可以直观而有效地确定最优深度，有助于提高c02封存效率，并降低c02注入工程建设的成本。

11、进一步可选地，所述最优深度设置范围为（1000m，5000m）。本发明所提供的最优深度设置范围，考虑了封存效果以及经济成本，提供了实际应用中可行深度范围，有助于达到c02最佳封存效果。

12、第二方面，本发明还提供了一种海洋咸水层c02地质封存最优深度预测系统，所述海洋咸水层c02地质封存最优深度预测系统包括输入设备、处理器、存储器和输出设备，所述输入设备、所述处理器、所述存储器和所述输出设备相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行海洋咸水层c02地质封存最优深度预测方法。

13、本发明所提供的海洋咸水层c02地质封存最优深度预测系统，其增益在于：本发明所提供的海洋咸水层c02地质封存最优深度预测系统，能够更方便且高效为海洋咸水层封存c02最优深度的策略提供数据支撑，进而有助于提升海洋咸水层封存c02最优深度设置策略的有效性和合理性。