断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法与流程

本发明涉及地下断块型圈闭含水层，尤其涉及一种断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，属于二氧化碳地质封存。

背景技术：

1、当前，国内含水层二氧化碳封存研究总体处于起步阶段。地下圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算对于相关部门制定二氧化碳封存的规划以及具体部署具有重要的指导意义，然而断块型圈闭中盖层及断层的封挡能力对于二氧化碳的封存具有重要的影响。与此同时，在对断块型圈闭实施含水层二氧化碳地质封存的时候还必须要考虑到圈闭内已部署油气生产井的井筒安全性。这是因为在二氧化碳地质封存过程中，随着封存区域压力的增加，二氧化碳通过这些老井发生泄漏的可能性也在增加。因此，在对断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力进行估算的时候，除了需要考虑盖层对储层的封挡性以外，还必须要考虑断层的封挡能力以及老井安全性。

2、然而，现有的估算方法主要以地质参数为基础的理论计算以及统计方法。

3、2013年，《特种油气藏》第6期，第72-74页，公开了“二氧化碳埋存潜力评价模型与关键参数的确定”作者：赵晓亮，廖新维，王万福等。该论文考虑了二氧化碳在水和油中的溶解、co2波及体积、驱替机理等因素，构建了理论埋存量和有效封存量评价方法；但是该方法中并没有考虑断层、井筒以及盖层对二氧化碳封存的影响。

4、2009年4月，《石油勘探与开发》第36期第216-220页，公开了“二氧化碳在油藏中埋存量计算方法”作者：沈平平，廖新维，刘庆杰。该论文基于物质平衡法和类比法确定了二氧化碳在油藏中埋存量的计算方法。但是该方法同样也没有考虑断层、井筒以及盖层对二氧化碳封存的影响。

5、综上所述，现有的估算方法主要以地质参数为基础的理论计算以及统计方法，缺少针对断层的封挡能力以及老井安全性等因素的考虑。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，以油藏数值模拟结果为基础，较现有的估算方法更加真实可靠，且操作过程相对简单，可以为制定合理的二氧化碳封存规划及部署决策提供可靠的依据。

2、为解决以上技术问题，本发明的一种断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，依次包括如下步骤：

3、s1、对目标断块型圈闭进行地质研究，建立其地质模型；

4、s2、根据地质模型，获得主控断层的开启压力p1、套管破裂压力p2以及盖层的突破压力p3；

5、s3、以步骤s1中得到的地质模型为基础，利用商业化数值模拟软件模拟二氧化碳注入含水层过程；

6、s4、设定注入停止条件，停止注入二氧化碳的模拟；

7、s5、根据步骤s4中的数值模拟结果，计算二氧化碳封存量和二氧化碳封存位置对应的孔隙体积

8、s6、计算出断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力。

9、进一步的，所述地质模型包含构造、断层、岩相、孔隙度、渗透率在内的构造模型和属性模型。

10、进一步的，步骤s2中，主控断层的开启压力p1采用如下公式计算：

11、p1＝α*断面所受垂向压力*泥岩断层泥比率，其中α为断层开启系数。

12、进一步的，当α大于或等于0.75时，认为断层开启；当α小于0.75时，认为断层封闭。

13、进一步的，步骤s2中，套管破裂压力p2按照行业标准sy/t 5467-2007《套管柱试压规范》进行测定。

14、进一步的，步骤s2中，盖层的突破压力p3根据三轴压缩实验测试结果来确定。

15、进一步的，步骤s3中，对于每一个时间步长，计算各主控断层两侧网格压差的最大值p1tj(j＝1,2,…,z)、计算模型中所有注入井的井底流压最大值p2t和计算模型中盖层所在网格压力的最大值p3t。

16、进一步的，p1tj(j＝1,2,…,z)＝max(p1tij,i＝1,2,…,mj)，公式中，p1tij为第j条主控断层经过的第i个网格两侧压力，mpa；mj为第j条主控断层经过的网格数，个；z为主控断层数量，条。

17、进一步的，p2t＝max(p2ti,i＝1,2,…,n)，公式中，p2ti为第i口注入井井底流压，mpa；n为注入井数，口。

18、进一步的，p3t＝max(p3ti,i＝1,2,…,k)，公式中，p3ti为第i个盖层所在网格的压力，mpa；k为盖层所在网格个数，个。

19、进一步的，对于步骤s3中得到的p1tj、p2t和p3t，结合步骤s2中获得的主控断层的开启压力p1、套管破裂压力p2以及盖层的突破压力p3，步骤s4中设定模拟停注条件如下：p1tj≥p1、p2t≥p2或p3t≥p3。

20、进一步的，步骤s5中，二氧化碳封存量等于停止注入时的二氧化碳累计注入量减去二氧化碳累计采出量。

21、进一步的，步骤s5中，二氧化碳封存位置对应的孔隙体积由数值模拟软件统计而得。

22、进一步的，步骤s6中，

23、相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：提供的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，能够充分考虑主控断层、井筒和盖层等因素对二氧化碳封存量的影响，可以较为准确地确定出断块型圈闭含水层的二氧化碳封存能力，从而为制定合理的二氧化碳封存措施提供决策参考，具有比较实用的工程应用价值。

技术特征：

1.一种断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于：所述地质模型包含构造、断层、岩相、孔隙度、渗透率在内的构造模型和属性模型。

3.根据权利要求1所述的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于，步骤s2中，主控断层的开启压力p1采用如下公式计算：

4.根据权利要求3所述的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于：当α大于或等于0.75时，认为断层开启；当α小于0.75时，认为断层封闭。

5.根据权利要求1所述的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于：步骤s2中，套管破裂压力p2按照行业标准sy/t 5467-2007《套管柱试压规范》进行测定。

6.根据权利要求1所述的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于，步骤s2中，盖层的突破压力p3根据三轴压缩实验测试结果来确定。

7.根据权利要求1所述的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于：步骤s3中，对于每一个时间步长，计算各主控断层两侧网格压差的最大值p1tj(j＝1,2,…,z)、计算模型中所有注入井的井底流压最大值p2t和计算模型中盖层所在网格压力的最大值p3t。

8.根据权利要求7所述的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于：p1tj(j＝1,2,…,z)＝max(p1tij,i＝1,2,…,mj)

9.根据权利要求7所述的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于：p2t＝max(p2ti,i＝1,2,…,n)

10.根据权利要求7所述的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于：p3t＝max(p3ti,i＝1,2,…,k)

11.根据权利要求8所述的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于：对于步骤s3中得到的p1tj、p2t和p3t，结合步骤s2中获得的主控断层的开启压力p1、套管破裂压力p2以及盖层的突破压力p3，步骤s4中设定模拟停注条件如下：p1tj≥p1、p2t≥p2或p3t≥p3。

12.根据权利要求1所述的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于，步骤s5中，二氧化碳封存量等于停止注入时的二氧化碳累计注入量减去二氧化碳累计采出量。

13.根据权利要求1所述的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于，步骤s5中，二氧化碳封存位置对应的孔隙体积由数值模拟软件统计而得。

14.根据权利要求1所述的断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，其特征在于，步骤s6中，断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力

技术总结
本发明公开了一种断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力的估算方法，依次包括如下步骤：S1、对目标断块型圈闭进行地质研究，建立其地质模型；S2、根据地质模型，获得主控断层的开启压力P1、套管破裂压力P2以及盖层的突破压力P3；S3、以步骤S1中得到的地质模型为基础，利用商业化数值模拟软件模拟二氧化碳注入含水层过程；S4、设定注入停止条件，停止注入二氧化碳的模拟；S5、根据步骤S4中的数值模拟结果，计算二氧化碳封存量和二氧化碳封存位置对应的孔隙体积；S6、计算出断块型圈闭含水层二氧化碳封存能力。本发明以油藏数值模拟结果为基础，较现有的估算方法更加真实可靠，具有比较实用的工程应用价值。

技术研发人员：张顺康,葛政俊,李晓凤,唐建东,刘炳官,倪伟
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16