二氧化碳埋存装置及埋存方法与流程

本发明涉及二氧化碳埋存，尤其涉及一种二氧化碳埋存装置及埋存方法。

背景技术：

1、二氧化碳埋存是指通过工程技术手段将二氧化碳注入地下800米～3500米深度范围内的地质构造中，从而实现二氧化碳的永久封存，以降低大气中的二氧化碳含量。可用于封存二氧化碳的地质体有陆上咸水层、海底咸水层以及枯竭油气田等，其中咸水层封存是指利用地下深处不具备开采价值的咸水层对二氧化碳进行埋存，具体方法是使用钻井工具向咸水层钻取竖井和水平井并下放注入套管，之后将超临界状态的二氧化碳通过注入套管注入到咸水层，这是二氧化碳埋存的主要方式。

2、现有的封存二氧化碳的方法如申请号为cn 201210497862.0的发明专利中提供的一种封存二氧化碳的方法，通过向咸水层钻井并向裂隙带射孔，将液态二氧化碳通过增压泵注入到咸水层，最后钻井填埋封盖，从而将二氧化碳永久封存。但是该二氧化碳封存方法存在以下问题：注入的二氧化碳会增加地层的注入缝压力，从而降低断层的抗剪强度，而且二氧化碳还会与断层岩石发生相应的化学反应，进一步降低岩石的力学强度，以上这些因素都会引起断层活化、造成断层滑移，从而引发二氧化碳泄漏。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种二氧化碳埋存装置及埋存方法，能够增强地下断层的密闭性、加强地下断层的力学强度，降低埋存的二氧化碳泄漏的风险。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、二氧化碳埋存装置，包括：

4、作业平台；

5、超临界二氧化碳贮存罐、液态二氧化碳贮存罐和增压泵，三者均设置在所述作业平台上，所述增压泵能够可选择地与所述超临界二氧化碳贮存罐或液态二氧化碳贮存罐连通；

6、注入套管，与所述增压泵连通，用于输送增压后的超临界二氧化碳和液态二氧化碳；

7、注入组件，所述注入组件包括注入管和内套管，所述注入管具有第一端口和第二端口，所述第一端口与所述注入套管的末端连接，所述第二端口位于咸水层中，所述注入管的侧壁上开设有注入缝，所述注入缝位于断层中；所述内套管设置在所述注入管中且与所述注入管的内壁滑动配合，所述内套管在所述注入管中具有初始位置和止挡位置；在所述初始位置，所述增压泵与所述超临界二氧化碳贮存罐连通，所述内套管关闭所述注入缝，所述超临界二氧化碳通过所述第二端口注入到所述咸水层中；在所述止挡位置，所述增压泵与所述液态二氧化碳贮存罐连通，所述内套管打开所述注入缝，所述液态二氧化碳通过所述注入缝注入到所述断层中；

8、驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述内套管在所述初始位置和所述止挡位置之间移动。

9、作为优选地，所述驱动组件包括间隔设置在所述注入管外壁上的第一电磁铁和第二电磁铁，所述第一电磁铁用于吸附所述内套管，以使所述内套管固定在所述初始位置；所述第二电磁铁用于吸附所述内套管，以使所述内套管移动至所述止挡位置。

10、作为优选地，所述第一电磁铁和所述第二电磁铁均为圆环结构。

11、作为优选地，所述注入缝有多个，多个所述注入缝沿周向均匀开设在所述注入管的侧壁上。

12、作为优选地，所述二氧化碳埋存装置还包括封堵件，所述封堵件用于封堵所述注入管的所述第二端口。

13、作为优选地，所述二氧化碳埋存装置还包括止挡件，所述止挡件固定设置在所述注入管靠近所述第二端口的内壁上，所述止挡件用于止挡所述封堵件。

14、作为优选地，所述止挡件靠近所述第一端口的一端加工有内凹坡口。

15、作为优选地，当所述内套管位于所述止挡位置时，所述内套管抵靠在所述止挡件的靠近所述第一端口的一端，所述封堵件抵靠在所述内套管靠近所述第一端口的一端。

16、作为优选地，所述内套管靠近所述第一端口的一端加工有内凹坡口。

17、二氧化碳埋存方法，使用上述的二氧化碳埋存装置，包括以下步骤：

18、s1、通过所述驱动组件使所述内套管固定在所述初始位置，将所述增压泵和所述超临界二氧化碳贮存罐连通并开启所述增压泵，将所述超临界二氧化碳通过所述注入套管输送至所述注入管中，并通过所述第二端口注入到所述咸水层中；

19、s2、关闭所述增压泵，通过所述驱动组件驱动所述内套管移动至所述止挡位置；

20、s3、将所述增压泵和所述液态二氧化碳贮存罐连通并开启所述增压泵，将所述液态二氧化碳通过所述注入套管输送至所述注入管中，并通过所述注入缝注入到所述断层中。

21、本发明的有益效果在于：

22、本发明提供的二氧化碳埋存装置，当内套管位于初始位置时，内套管将注入缝遮挡，通过增压泵将超临界二氧化碳贮存罐中的超临界二氧化碳输送到注入套管中，之后超临界二氧化碳就可以通过注入管的第二端口注入到咸水层中，从而完成二氧化碳的埋存；通过驱动组件驱动内套管移动至止挡位置，使内套管打开注入缝，并通过增压泵将液态二氧化碳贮存罐中的液态二氧化碳输送到注入套管中，之后液态二氧化碳就可以通过注入管的注入缝注入到断层中，液态二氧化碳能够与断层孔隙中的水反应生成二氧化碳水合物，二氧化碳水合物能够胶结断层泥颗粒，从而降低断层的渗透率，加强了断层的密闭性，当发生断层活化时，二氧化碳水合物在断层段会对其进行层层封堵；此外二氧化碳水合物的力学强度大于断层泥的力学强度，能够对断层两侧起到锚定作用，从而抑制断层滑移和断层力学性质的劣化，进一步降低了咸水层中埋存的二氧化碳的泄漏风险；由于设置有驱动组件，驱动组件通过驱动内套管在初始位置和止挡位置之间的移动来实现超临界二氧化碳和液态二氧化碳的分别注入，无需另外设置注入组件，降低了生产成本。

23、使用该二氧化碳埋存方法，由于设置有注入组件，通过驱动组件驱动内套管改变内套管在注入管中的位置，即可实现分别向咸水层中埋存超临界二氧化碳和向断层中注入液态二氧化碳，液态二氧化碳注入断层中后，能够与断层孔隙中的水反应生成二氧化碳水合物，增大了断层的力学强度、提高断层的密闭性，从而降低了二氧化碳因地质灾害泄漏的风险、提高了二氧化碳的埋存量和埋存效率。

技术特征：

1.二氧化碳埋存装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的二氧化碳埋存装置，其特征在于，所述驱动组件(7)包括间隔设置在所述注入管(61)外壁上的第一电磁铁(71)和第二电磁铁(72)，所述第一电磁铁(71)用于吸附所述内套管(62)，以使所述内套管(62)固定在所述初始位置；所述第二电磁铁(72)用于吸附所述内套管(62)，以使所述内套管(62)移动至所述止挡位置。

3.根据权利要求2所述的二氧化碳埋存装置，其特征在于，所述第一电磁铁(71)和所述第二电磁铁(72)均为圆环结构。

4.根据权利要求1所述的二氧化碳埋存装置，其特征在于，所述注入缝有多个，多个所述注入缝沿周向均匀开设在所述注入管(61)的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的二氧化碳埋存装置，其特征在于，所述二氧化碳埋存装置还包括封堵件(8)，所述封堵件(8)用于封堵所述注入管(61)的所述第二端口(612)。

6.根据权利要求5所述的二氧化碳埋存装置，其特征在于，所述二氧化碳埋存装置还包括止挡件(9)，所述止挡件(9)固定设置在所述注入管(61)靠近所述第二端口(612)的内壁上，所述止挡件(9)用于止挡所述封堵件(8)。

7.根据权利要求6所述的二氧化碳埋存装置，其特征在于，所述止挡件(9)靠近所述第一端口(611)的一端加工有内凹坡口。

8.根据权利要求6所述的二氧化碳埋存装置，其特征在于，当所述内套管(62)位于所述止挡位置时，所述内套管(62)抵靠在所述止挡件(9)的靠近所述第一端口(611)的一端，所述封堵件(8)抵靠在所述内套管(62)靠近所述第一端口(611)的一端。

9.根据权利要求1所述的二氧化碳埋存装置，其特征在于，所述内套管(62)靠近所述第一端口(611)的一端加工有内凹坡口。

10.二氧化碳埋存方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任一项所述二氧化碳埋存装置，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于二氧化碳埋存技术领域，公开了一种二氧化碳埋存装置及二氧化碳埋存方法。该二氧化碳埋存装置包括作业平台、增压泵、注入套管、注入组件以及驱动组件；增压泵设置在作业平台上，增压泵用于向注入套管注入超临界二氧化碳和液态二氧化碳；注入组件包括注入管和内套管，注入管与注入套管的末端连接，注入管的侧壁上开设有注入缝；内套管在注入管中具有初始位置和止挡位置，在初始位置，内套管关闭注入缝，超临界二氧化碳通过第二端口注入到咸水层中；在止挡位置，内套管打开注入缝，液态二氧化碳通过注入缝注入到断层中。该二氧化碳埋存装置能够增强断层的密闭性、加强断层的力学强度，降低埋存的二氧化碳泄漏的风险。

技术研发人员：邓常红,戴建文,谢明英,柴愈坤,李熙盛,孙晓娜,蒋玉婷,汪生好,甘泉,任旭
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司深圳分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13