[发明专利]用于二氧化碳井下封存的方法

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明广泛地涉及二氧化碳封存(sequestration)。更具体地，本发明涉及用于减少封存的二氧化碳泄漏的方法。

2.技术状态

日益增加的温室气体已经引起对于将二氧化碳从其来源分离和储存(封存)的支持。二氧化碳封存典型地需要4个明确的步骤：将二氧化碳从来源如烟道气俘获，将二氧化碳输送到其最终的储存地点区域，压缩，以及将井下的超临界二氧化碳注入地层中适宜的位置(区间(interval))。成功封存的关键在于井下储存位置的完整性；即，通过不渗透层和封闭层充分地限制该位置。因为二氧化碳是可浮起的，因而对注射区间上方的层加以特别的注意。对成功的封存来说，任何从封存地点的泄漏必须是对该地点附近的居民无关紧要的。这不排除大气泄漏，而且也不排除对于饮用水层(potable aquifer)的泄漏。

通常，认为在所选的注入(封存)区和饮用水层之间存在多于一个不渗透边界是适宜的。因而，例如，参照图1假设优选的注入区是层0。将层0限定在z＝0和z＝z₀之间，其中z是纵坐标。层0由几乎不渗透层1封盖，所述几乎不渗透层1的渗透率远小于层0的渗透率(优选至少小3个数量级)并且常常在10微达西以下的范围内。将层1限定在z＝z₀和z＝z₁之间。在层1上方是可渗透的地层，层2，将其限定在z＝z₁和z＝z₂之间。假设层2进而被另外的几乎不渗透的页岩或页岩质砂覆盖。以此排列，通常假定层2上方的饮用水层将得到充分地保护。

发明概述

根据本发明，提供了双层完井(dual completion)和注入法，所述方法降低或消除封存的二氧化碳向上的泄漏速率。双层完井和注入法包括将良性流体(benign fluid)如盐水或水注入到位于封存层上并被几乎不渗透层(盖层)分隔的地层的渗透层中。对于此说明书和权利要求，在下文中，术语″水″将代替″盐水″或″良性流体″使用，因为盐水和良性流体典型地含有水。优选在注入超临界二氧化碳的同时注入水。优选经由双层完井完成同时注入。以选定的压力注入水。

根据本发明的一个方面，在与将要接收二氧化碳和水的地层的多个邻接层连通的井眼井段，设置了它们自己的压力传感器。在至多等于用各个流体的重力压头(gravitational head)进行校正的封存层压力的压力，将水注入它的层中。

根据本发明的另一个方面，在与已校正的封存层压力相等的压力和与重力压头校正值相等的压力之间的压力，将水注入到它的层中，所述已校正的封存层的压力通过下列方法校正：用各个流体的重力压头减去二氧化碳进入到几乎不渗透盖层内的入口毛细管压力(entry capillary pressure)。在一个优选的实施方案中，在等于已校正的封存层压力的压力，将水注入到它的层中，所述已校正的封存层的压力通过下列方法校正：用各个流体的重力压头减去二氧化碳进入到几乎不渗透盖层内的入口毛细管压力的一半。

根据本发明的还一个方面，仅仅将在盖层正上方区域的一部分射孔用于注入水。当仅穿透所述区域的一部分时，优选地，射孔的部分为与几乎不渗透的盖层直接相邻的部分。

根据本发明的又一个方面，将与盖层相邻的整个区域射孔用于流体注入。如果所述流体与地层流体具有相同的密度，则在地层均匀的情况下，该整个区域将被均匀地注满(flooded)。备选地，可以沿至少半个区域进行射孔，以便比使用小长度射孔更容易使流体扩散到整个区域中。

通过参考详细说明连同附图，本发明的目的和优点对于本领域技术人员将变得明显。

附图简述

图1是具有多个层的样本地层的示意图。

图2是显示用于封存二氧化碳的双层完井井的示意图。

图3A是从假设没有水注入封存区的盖层上方的渗透区中的模型生成的三维图，并且显示有限的二氧化碳迁移。

图3B是显示对于图3A模型的二氧化碳的注入和泄漏速率的图。

图4A是从假设水注入封存区的盖层上方的渗透区的一小部分中的模型生成的三维图，并且显示更有限的二氧化碳迁移。

图4B是显示对于图4A的模型的二氧化碳和水的注入速率、以及二氧化碳的泄漏速率的图。

图5是从假设水注入封存区的盖层上方的整个渗透区中的模型生成的三维图，并且显示非常少的二氧化碳迁移。

图5B是显示对于图5A的模型的二氧化碳和水的注入速率、以及二氧化碳的泄漏速率的图。

优选实施方案的详细说明