基于碳酸盐岩枯竭储层封存二氧化碳的方法和系统

本发明涉及二氧化碳地质封存，特别是涉及基于碳酸盐岩枯竭储层封存二氧化碳的方法和系统。

背景技术：

1、随着国际社会对气候变化的科学认识不断深入，人为活动引起气候变化，尤其是人为排放co2等温室气体引起气候变化的结论得到较为普遍的认可；提高效能、发展替代能源和co2捕集利用与储存成为减少温室效应的有效手段，其中将co2埋入地下封存成为目前研究的热点方向。

2、我国西南地区的油气资源相对丰富，有许多油气田储层为碳酸盐岩，如栖霞组白云岩储层、安岳气田等。在这类油气田的开发后期，往往用水注入“水平井+体积压裂”的方式，采集储层裂缝中的油气，提高油气产量，然而当油气枯竭后，油气田很难找到二次利用价值；由于碳酸盐岩中的碳酸根离子可溶于水，当co2注入储层后，co2会溶于与储层内的赋存水中，形成碳酸，在一定条件下碳酸可与储层内碳酸根离子发生反应，转化为碳酸氢盐，实现co2的长期稳定封存，因此，碳酸盐岩枯竭储层在进行co2地下封存时更具有优势。

3、然而，利用碳酸盐岩枯竭储层实现co2封存的技术少有报道，目前亟需一种可靠的利用碳酸盐岩枯竭储层封存co2方法。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，填补目前的技术空缺，本发明提供如下技术方案：

2、提供基于碳酸盐岩枯竭储层封存二氧化碳的方法，所述方法包括如下步骤：

3、s1，采集枯竭油气田区域碳酸盐岩储层分布数据，获取区域内各油气井的井深数据和底水数据，选取目标注入井。

4、进一步地，所述目标注入井的井深不小于700米。

5、s2，在所述目标注入井周围钻取至少一口监测井，所述监测井的底部的和目标注入井的底部通过底水通道连接。

6、进一步地，所述监测井与所述注入井的距离范围为200～1000米

7、s3，在第一注入压力下，向目标注入井持续注入二氧化碳饱和溶液，井底的碳酸盐岩逐步溶解后形成空腔，同时挤压油气井下底水以及裂隙中的原有液体通过监测井排出，输出含碳酸氢盐的水溶液以及油气混合物；所述第一注入压力为5～8mpa。

8、进一步地，所述碳酸氢盐的水溶液以及油气混合物在输出监测井后，经过减压处理，使碳酸氢盐从溶液中析出并进一步分解为碳酸盐和氧化碳，然后对其进行气、液、固分离，得到可利用的油气，并将分离出的二氧化碳继续用于步骤s4或步骤s5中。

9、s4，在第二注入压力下，向目标注井注入二氧化碳气体，保持第一压力不变，将井底空腔中的溶液挤出后，关闭监测井输出口；所述第二注入压力为4～7mpa。

10、s5，在10～15mpa注入压力下，向目标注井注入待封存的液化二氧化碳并持续测量监测井输出井输出口的压力值，当所述压力值超过15mpa停止注入。

11、s6，待井口压力低于10mpa时，重复步骤s5。

12、进一步地，在所述注入井和监测井连线方向，距离监测井100～200米范围内钻取抽水井，所述抽水井的井深为200～400米，当所述监测井输出口的压力值超过15mpa时，采用抽水井抽水的方法降低所述监测井输出口的压力值至10mpa以内。

13、本发明还提供基于碳酸盐岩枯竭油气井实现二氧化碳封存的系统，所述系统包括：二氧化碳吸收塔、气体阀门，第一增压泵、液体阀门，第二增压泵、液化室、注入室、检测室、减压沉淀室、以及分离器。

14、进一步地，所述二氧化碳吸收塔设有二氧化碳进气口和出气口，进水口和饱和溶液出口，通过二氧化碳进气口接收来自工厂的二氧化碳废气以及分离器分离出的二氧化碳气体，所述出气口分别与所述第一增压泵和所述液化室连接，所述饱和溶液出口与所述第二增压泵连接，所述第一增压泵和所述第二增压泵的前段分别设置有气体阀门和液体阀门。

15、进一步地，所述注入室设置在注入井的井口上方位置，所述注入室设置有用于将增加泵和所述液化室输送来的二氧化碳增压至预定压力后送入注入井。

16、进一步地，所述检测室设置在监测井的井口上方位置，所述检测室设置有井压监测装置，用于实时监测井口压力，所述检测室还用于排出井下碳酸氢盐的水溶液以及油气混合物。

17、进一步地，所述减压沉淀室与所述检测室连接，所述减压沉淀室将碳酸氢盐的水溶液以及油气混合物进行减压处理，将碳酸氢盐从碳酸氢盐的水溶液中析出后，将剩余的油气及水的混合物传送至分离器。

18、进一步地，所述分离器用于进一步将油气及水的混合物进行分离，所述分离器设有二氧化碳排出口和水排出口，所述二氧化碳排出口和水排出口分别与所述二氧化碳吸收塔的二氧化碳进气口和进水口连接，实现二氧化碳的循环利用；所述分离器还用于将可燃油气分离出来。

19、进一步地，所述系统还包括抽水井，其设置在注入井和监测井的连线方向，距离监测井100～200米范围内，用于控制井下压力值。

20、本发明具有如下的优点和有益效果：

21、本发明利用枯竭碳酸盐岩油气井和监测井，通过持续注入二氧化碳饱和溶液形成二氧化碳封存空腔，同时可以收集残余的油气混合物，能够产生一定的经济价值，在封存过程中，实时监测地下压力值，设置抽水井调节地下压力，使得二氧化碳的封存更加安全。

技术特征：

1.基于碳酸盐岩枯竭储层封存二氧化碳的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标注入井的井深不小于700米，所述监测井与所述注入井的距离范围为200～1000米。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一注入压力为5～8mpa，所述第二注入压力为4～7mpa。

4.根据权利要求1所述的方法，所述碳酸氢盐的水溶液以及油气混合物在输出监测井后，经过减压处理，使碳酸氢盐从溶液中析出并进一步分解为碳酸盐和氧化碳，然后对其进行气、液、固分离，得到可利用的油气，并将分离出的二氧化碳继续用于步骤s4或步骤s5中。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述注入井和监测井连线方向，距离监测井100～200米范围内钻取抽水井，所述抽水井的井深为200～400米，当所述监测井输出口的压力值超过15mpa时，采用抽水井抽水的方法降低所述监测井输出口的压力值至10mpa以内。

6.基于碳酸盐岩枯竭油气井实现二氧化碳封存的系统，其特征在于，所述系统包括：二氧化碳吸收塔、气体阀门，第一增压泵、液体阀门，第二增压泵、液化室、注入室、检测室、减压沉淀室、以及分离器；

7.根据权利要求6所述的基于碳酸盐岩枯竭油气井实现二氧化碳封存的系统，其特征在于，所述系统还包括抽水井，其设置在注入井和监测井的连线方向，距离监测井100～200米范围内，用于控制井下压力值。

技术总结
本发明公开了基于碳酸盐岩枯竭储层封存二氧化碳的方法和系统，所述方法通过采集枯竭油气田相关数据来选取目标注入井，在注入井周围钻取监测井，在第一注入压力下，向注入井持续注入二氧化碳饱和溶液形成空腔，当在第二注入压力下向注井注入二氧化碳气体将井底空腔中的溶液挤出后在10～15MPa注入压力下实现液化二氧化碳的封存并持续测量监测；本发明为二氧化碳封存技术提供了新思路，同时能够产生一定的经济价值，提高封存的安全性。

技术研发人员：刘凡,王佳,于奭,肖琼,杜文越
受保护的技术使用者：中国地质科学院岩溶地质研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16