的方法

的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及储存(302的方法以及监测地质地层（geological formation)中CO2储 存的方法。本发明还涉及用于在地质地层中优化储存和控制CO2的组合物和方法。
【背景技术】
[0002] 若干研究表明大气中CO2的增加对全球气候具有主要的影响。为了减少大气中的 CO2，经优化的和安全的储存CO2是所需要的和重要的问题。
[0003] 作为关于CO2的商业储存的实例，由Statoil运行的Sleipner碳捕集和储存（CCS) 工程位于距离Notwegian海岸250km处。CO 2以超临界状态储存于低于海平面800-1000m 的深度的Utsira地层中。天然气处理过程中产生的CO2被捕集并随后被注入地下。0)2注 入开始于1996年10月并且截至2012年，大于1300万吨的CO 2已经以大约2700吨/天的 速率被注入。使用长距离浅井（shallow long-reach well)将032带离距生产井和平台区 域2. 4km。注入位置位于Utsira地层顶部局部圆顶（local dome)的下面。
[0004] In Salah CCS Project 是位于Algerian Central Sahara 中的用于天然气生产的 陆上工程。Krechba Field从多个地质储层（geological reservoirs)生产含有高达10% 〇)2的天然气。已经将CO 2从气体中脱去并且重新注入1800m深的砂岩储层中，使得CO 2的 储存高达IMt/年。
[0005] 虽然，据信在地下深处储存CO2的全球容量是大的，但新的储存位置的开发无疑是 昂贵的，原因是其需要评定对人类和生态系统的潜在风险。因此，需要将现有位置利用至最 大容量。目前的评估指出，现有的用于将超临界CO 2注入深处储存位置的方法使得仅约2% 的地质储存位置的孔隙体积被用于CO2封存（sequestration)。据信这是由于注入的CO 2 在地下地层中的不均勾波及（uneven sweep)造成的，其导致了称为"指进"的现象，在其中 CO2注入前缘是高度不均匀的，且高度渗入的小区域被其中CO2完全没有渗入的区域包围。 继续现行方法将导致在可用的储存位置中相当大的储存体积的损失。
[0006] 出于封存的目的，将CO2以超临界流体的形式注入到储存储层（storage reservoir)中，通常是在未在储层条件下设计注入物流的优选相的组成的情况下进行。在 W02012/041926 中，描述了 Composition Swing Injection(CSI)技术，其中周期性地改变注 入物流的组成以生成类气体和类液体的状态从而在注入阶段期间稳定CO 2羽流。该稳定作 用有助于最大化储层的CO2储存容量。
[0007] 取决于储存储层的压力和温度，实现Composition Swing Injection(CSI)技术中 所要求的相行为可能需要对注入物流的组成进行相当大的改进。W02012/041926中公开的 一种选择是可将各种烃组分与CO 2-起注入以获得所需的效果。一些情况下，可从自然来 源中或作为油和气体处理的副产物获得这些烃组分。但是，在其他情况下，烃用作气体共混 组分可能太过贵重，并且可能导致Composition Swing Injection在经济上是不理想的。
[0008] 因此，仍然需要开发用于在储存储层中储存CO2的方法，其中CSI技术是廉价的并 且其克服了上面讨论的储存体积损失的问题。还期望可以监测用于CO 2羽流移动的CO 2储 存储层以及可能的穿过储存储层的CO2渗出。另外，开发经济可行的用于监测CO2水平的方 法将是有利的。最后，期望能够同时解决全部这些问题的方法。
[0009] 令人惊讶地，本发明人已经发现使用Composition Swing Injection技术且其中 烃被一种或多种可溶于CO2的聚合物所替代的方法展示了针对这些问题的引人注目的解决 方案。
[0010] 发明概述
[0011] 构思本发明以解决或者至少减轻上文确认的问题。本发明的一个目的在于提供用 于以灵活且经济上可接受的方式在地质地层中优化储存、控制CO 2和监测CO 2的组合物、方 法和用途。
[0012] 在第一个实施方案中，本发明提供了在地质地层中储存CO2的方法，所述方法包 括：
[0013] (i)将包含CO2的第一组合物注入到所述地层中；并且
[0014] (ii)将包含CO2和至少一种可溶于(：02的聚合物的第二组合物注入到所述地层中，
[0015] 其中步骤（i)和（ii)按照任意顺序分开进行，并且其中第一和第二组合物是不同 的。
[0016] 在第二个实施方案中，本发明提供了在地质地层中储存CO2的方法，所述方法包 括：
[0017] (iii)将CO2或包含CO2的第一组合物注入到所述地层中；并且
[0018] (iv)将包含CO2和至少一种可溶于(：02的聚合物的第二组合物注入到所述地层中，
[0019] 其中步骤（i)和（ii)按照任意顺序分开进行，并且其中第一和第二组合物是不同 的。
[0020] 在进一步的实施方案中，本发明提供了监测地质地层中CO2储存的方法，所述方法 包括：
[0021] (i)将包含CO2的第一组合物注入到所述地层中；
[0022] (ii)将包含CO2和至少一种可溶于CO 2的聚合物的第二组合物注入到所述地层 中；
[0023] 其中步骤（i)和（ii)按照任意顺序分开进行，并且其中第一和第二组合物是不同 的；并且
[0024] (iii)监测储存的CO2。
[0025] 在另一个实施方案中，本发明提供用于以下中至少一种目的的方法：在地质地层 中优化储存、控制CO 2和监测CO 2储存，其中在将组合物注入到地层中之前，将含有CO 2的组 合物与含有至少一种可溶于CO2的聚合物的组合物混合。
[0026] 发明详述
[0027] 本发明语境中的"超临界条件或接近超临界条件"，应被理解为其中流体处于高于 或接近其临界点的温度或压力的条件，其中不存在明显的液相和气相。在超临界或接近超 临界条件下，流体既非气体也非液体，而是处于根据其粘度和密度可具有更类似于气体或 更类似于液体性质的相。因此，液体可以不同的超临界"相"存在。不同的相可以被称为类 气体相或类液体相。另外，接近临界点，压力或温度的小的变化可导致相性质的大的改变， 使得能够设计超临界流体的许多的相性质。
[0028] 对于任何的或全部的组合物都将处于或接近超临界条件而言，其为本发明的一个 优选的实施方案。"接近超临界条件"表示流体处于接近但是低于其临界点的温度和压力。 通常，"接近超临界条件"覆盖了这样的条件，其中压力可比临界压力最多小IObar且温度可 比临界温度最多低5°C。在本发明中超临界条件或接近超临界条件是优选的，使得组合物可 在具有在气体和液体的性质之间的性质的情况下被注入，并且进一步地能够容易地在类气 体和类液体性质之间循环以获得优化的储存。
[0029] 本发明语境中的"优化的储存和控制"应当被理解为通过控制储存储层内部0)2的 移动来改进或最大化〇) 2的储存。
[0030] 本发明语境中的"监测"应当被理解为在生产井或观察井监测注入的OV混合物的 突破（breakthrough)。在涉及用于监测(：0 2方法的那些实施方案中，认为根据本发明的至 少一种可溶于〇)2的聚合物具有关于用于优化的储存的相行为和监测生产井或观察井中的 气体突破的双重功能。本发明语境中的"双重功能"将被理解为这样的实施方案，其中至少 一种CO 2聚合物充当示踪剂，实现优化的CO2储存和在生产井或观察井中监测的气体突破两 者。使用示踪剂以定性地或定量地度量流体如何流过储层，以及作为估算残余油饱和度的 有用工具。示踪剂可以是放射性的或化学的，可以是气体或液体。
[0031] 本发明语境中的"地质地层"和"储存储层"应当被理解为与地下地层、储存储层、 地质储层或由一定数量的岩层组成的地层相关。
[0032] 本发明语境中的"组合的CO2组合物"应当被理解为包含CO2和至少一种可溶于CO 2 的聚合物的组合物。
[0033] 本发明方法和组合物中所使用的CO2可来自任何的来源，例如CO 2捕集过程、气体 处理设施或地下来源，其中的每个将被理解为提供轻微不同的CO2组合物。本文的方法和 组合物中使用的〇) 2可基本上是纯的，即其可由100%的纯CO2组成（或包含99. 9%的纯 CO2)。或者0)2可进一步包含不可避免的杂质，例如烃，如烷烃、苯和/或甲苯。在不可避免 的杂质存在时，本发明的方法和组合物中使用的CO 2相对于CO 2和不可避免杂质的总量