[发明专利]一种CO2地质封存过程中泄漏风险区的评价方法

摘要

一种CO₂地质封存过程中泄漏风险区的评价方法，利用沉积微相约束原理，如何获取盖层的岩石力学参数，并选取适合的破裂压力预测模型进行盖层力学封闭性评价问题，利用精细地质模型和数值模型，应用油藏数值模型理论，通过建立的封存体数值模型深入研究CO₂注入过程直至封存200年中封存体内压力及CO₂饱和度动态变化。利用油气运移理论中的流体势和势梯度概念结合CO₂饱和度动态分布分析CO₂的运移方向及聚集区，进而根据封存体中CO₂的运移方向与分布特征结合封存体砂体边界进行横向CO₂泄漏风险预测；以盖层的破裂压力分布特征与封存体内压力的动态分布特征为基础，通过提出的盖层破裂风险区判别公式定量研究CO₂运移路径上纵向可能存在的泄漏风险区。该方法在低渗透油藏CO₂中驱油的同时，实现安全高效的碳封存具有重要实际应用价值。

主权项

1.一种CO₂地质封存过程中泄漏风险区的评价方法，其特征在于，步骤如下：步骤1、收集CO₂封存区的基础地质资料，包括：基础数据、测井资料、压裂数据、生产动态数据、岩心资料、分析测试数据、区域构造背景资料作为研究的依据和参考；步骤2、预测全区封存体盖层破裂压力分布特征，评价盖层的力学封闭能力，并为封存体CO₂运移聚集、压力演化模拟提供约束条件以及后续的泄漏风险分析提供参考，步骤如下：首先，油田开发阶段岩心资料普遍不足的情况下，通过沉积相约束的方法在封存区外围收集钻井取心资料，经分析测试确认所选外围岩心与区内样品属同一个沉积体系且物源一致，用该部分取心资料做补充；其次，通过少量岩心进行岩石力学实验，实测盖层岩石力学参数，利用分类统计回归分析，建立封存体盖层岩石力学参数之间的关系，结合研究区的地质实际，对目前盖层岩石破裂压力预测中常用的四种模型，即Eaton模型、Anderson模型、黄荣樽模型、朱义东简便模型进行了优选，找出适合本地区的破裂压力预测模型，对全区封存体盖层破裂压力分布进行刻画，精度可达±5％基础上，结合研究区的地质特点，优选出适合该地区的破裂压力预测模型；最后，应用选出的破裂压力预测模型对全区封存体盖层破裂压力分布进行预测；步骤3、地质封存体压力、CO₂饱和度动态分布模拟及CO₂羽状流运移聚集动态分析；以封存区三维地质模型为基础，在封存区三维构造模型和属性模型的基础上建立该地区的数值模型，通过流体高压物性实验数据，以及试油、试采生产动态数据资料，进行PVT试验拟合及生产动态历史拟合，完成数值模型参数的调整，建立符合地下真实情况的CO₂注入封存的数值模型；为了防止封存体内压力过高导致盖层发生破裂引起泄漏，将盖层破裂压力值的95％设为安全预警压力，即阈值，在安全压力的约束下，以CO₂注入区的注入速率及注入压力，模拟不同时期封存体中压力及CO₂饱和度动态变化，并运用油气运移理论中的流体势及势梯度概念，分析CO₂羽状流的运移聚集规律；步骤4：CO₂封存体泄漏风险评估；以横向和纵向两个维度对可能存在的泄漏风险区进行评估，主要根据地下CO₂的运移方向与CO₂分布特征结合封存体砂体边界进行横向CO₂泄漏风险预测；根据盖层的破裂压力分布特征与封存体内压力的动态分布特征，通过研究CO₂运移路径上的盖层岩石破裂区评估纵向可能存在的泄漏风险区，具体实现包括如下：第一步：CO₂横向泄露风险区预测，封存体内CO₂饱和度横向上的展布情况反映了CO₂在封存体内横向的运移路径及聚集情况，主要运移路径和聚集地的CO₂饱和度较高，通过分析不同注入时间节点CO₂的运移聚集分布情况，分析判断该时间段内CO₂的饱和度分布是否超出封存体内砂体边界、是否遇到封闭性差的废弃油气水井或者活断层的情况，若有即可认为有发生泄漏的风险，该区域则可视为在封存一定时间内CO₂横向可能的泄露风险区；第二步：CO₂纵向泄露风险区预测，主要将盖层岩石力学封闭特征与CO₂封存过程中数值模型相结合，通过评估CO₂横向运移路径上的盖层破裂风险区进行CO₂纵向泄漏风险预测，该方法基于注入封存区封存体地质特点，通过精细刻画全区封存体盖层破裂压力分布了解盖层岩石破裂分布特征，以建立的封存区数值模型研究注入封存过程中CO₂封存体压力动态分布特征，通过盖层破裂风险区判别公式(1)定量分析CO₂的高压造成的纵向封存体盖层岩石破裂风险区；P_p≥K·P_f    (1)其中P_p为注入封存过程中CO₂封存体当前压力；K为安全预警系数，考虑到盖层破裂压力值预测精度为±5％带来的破裂风险，将安全预警系数K取0.95；P_f为盖层岩石破裂压力；再通过叠加分析相应时间段内的CO₂横向运移分布特征与盖层岩石破裂风险区，将CO₂运移路径上的盖层破裂区视为纵向泄漏风险区。