何佳林，師慶三，董海海，侯 銳

(1.新疆大學地質(zhì)與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊830047；2.阿勒泰地區(qū)行署，新疆阿勒泰836500；3.新疆油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依834000；4.新疆正天華能環(huán)境工程技術(shù)有限公司，新疆烏魯木齊830047)

中國北方遍布著大量CO2工業(yè)排放源，僅新疆地區(qū)平均每年約有622.79×106t的CO2排放到大氣中去，在低碳減排方面有著巨大的壓力．而CO2地質(zhì)利用與地質(zhì)封存技術(shù)，提出了增加二氧化碳利用環(huán)節(jié)，大大降低了技術(shù)實施的成本消耗，也使得技術(shù)的實施推廣更為可行．國內(nèi)許多學者先后開展了東北地區(qū)、華中地區(qū)、陜北地區(qū)的CO2地質(zhì)利用與封存技術(shù)的理論潛力評估，為適合中國地質(zhì)背景的CO2理論封存潛力評估方法奠定了基礎[1]．

目前，關(guān)于CO2地質(zhì)封存的研究成果和研究范圍成果主要集中在我國東部和中部，且大多集中在以盆地為單位進行評估，新疆準東油田基地作為新疆主要油氣能源基地之一，有很大的潛力．本文針對區(qū)塊這一小范圍來開展CO2封存潛力評估，通過對準東地區(qū)各個油田的各項指標的評比和理論CO2封存量的計算，最終評比出準東油田中的最佳封存區(qū)塊．對該地區(qū)利用CO2地質(zhì)利用與封存技術(shù)實現(xiàn)低碳減排具有重要的探索意義[2]．

1 準噶爾盆地東部區(qū)域地質(zhì)背景

準噶爾盆地是中國第二大盆地，面積約38×104km2．準噶爾盆地具有雙基底結(jié)構(gòu)：下部為前寒武紀結(jié)晶基底，上部為晚海西期（泥盆-早中石炭世）的褶皺基底[3]，主要沉積層為二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、第三系、第四系地層[4]，沉積巖總厚度達15 000 m，其中侏羅系地層分布最廣泛．準噶爾盆地現(xiàn)今被劃分為六個一級構(gòu)造單元，包括：烏倫古坳陷、陸梁隆起、中央坳陷、山前斷褶帶、東部隆起、西部隆起[5]．分為14個凸起、15個凹陷、3個斷階、斷褶帶，共32個二級構(gòu)造單元．

2 準東地區(qū)地質(zhì)封存與CO2-EOR潛力評價

2.1 評價指標體系建立

通過前期的工作，對準東地區(qū)主力油田進行了相關(guān)數(shù)據(jù)的收集，對其油藏儲量、油藏深度、原油密度、蓋層情況、儲層特征、斷裂情況、氣源信息及周邊環(huán)境各項指標進行了分級，并制定了相應的評價標準，見表1．

表1 準東油田各區(qū)塊CO2-EOR地質(zhì)封存適宜性評價標準

2.2 評價計算公式

根據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心的《中國二氧化碳地質(zhì)儲存潛力評價與示范工程》對準東地區(qū)的油藏指標（油藏儲量、油藏深度、原油密度、蓋層情況、儲層特征及斷裂情況）、氣源指標（氣源距離、氣源規(guī)模）、交通狀況等指標進行賦值9、7、5、3、1[6]，對應的評價集為{適宜，較適宜，一般適宜，較不適宜和不適宜}，得出每個評價指標的評價分值．根據(jù)注入CO2安全性為主要標尺，對評價指標進行分析性確定權(quán)重值．最后再應用加權(quán)平均法計算出CO2地質(zhì)儲存適宜性以及CO2-EOR適宜性綜合評分值[7]．

加權(quán)平均計算法

式中P為評價單元的綜合評分值；n為評價因子的總數(shù)；Pi為第i個評價指標的給定指數(shù)；Ai為第i個評價指標的權(quán)重．

3 準東地區(qū)地質(zhì)封存與CO2-EOR潛力評估結(jié)果

3.1 準東地區(qū)CO2-EOR技術(shù)適宜性評價

經(jīng)過前面論述，將各種影響CO2-EOR技術(shù)因素綜合得到準東地區(qū)CO2-EOR技術(shù)適宜性評價參數(shù)表；根據(jù)《全國二氧化碳地質(zhì)儲存潛力與適宜性評價》結(jié)合評價參數(shù)及權(quán)重值用評價公式對準東主力油田進行適宜性評價計算[8]，詳見表2．

表2 準東地區(qū)CO2-EOR技術(shù)地質(zhì)封存驅(qū)油適宜性評價表

通過式(1)計算結(jié)果表明，準東主力油田從CO2-EOR油藏指標、氣源及環(huán)境指標方面綜合評價值分別為：A油田4.875、B油田5.458、C油田5.725、D油田4.458、E油田6.3．說明準東的主力油田中，A油田因為其油藏裂縫復雜發(fā)育，CO2封存有泄露風險不適合封存；D油田因其油藏斷裂情況不宜實施CO2-EOR技術(shù)．B油田、C油田以及E油田相對適宜，且E油田評估分數(shù)最高，實施效果最好．

3.2 準東地區(qū)CO2-EOR技術(shù)封存理論儲量結(jié)果

3.2.1 理論封存儲量計算方法

CO2地質(zhì)封存的封存總量是評價油藏封存潛力的主要指標．CO2在油藏中主要是通過構(gòu)造地層儲存．對于構(gòu)造圈閉的儲存結(jié)構(gòu)，儲量計算主要是根據(jù)儲層的孔隙度、滲透率、空間延展和CO2的密度，極端孔隙中可容納的超臨界CO2．以此來評價二氧化碳在這兩種空間中的地質(zhì)儲存潛力．

目前，二氧化碳在油藏中理論存量的計算方法主要是以物質(zhì)平衡方程為基礎而建立起來的，是其假設油氣采出所讓出的空間全部可用于CO2的存儲[9]．

美國是開展利用二氧化碳地質(zhì)封存驅(qū)油技術(shù)最多的國家，技術(shù)已經(jīng)非常成熟．Jerry Shaw等人提出二氧化碳在油藏中的存儲量用兩個方程計算[9,10]．

在二氧化碳突破之前

在二氧化碳突破之后

式中MCO2to為二氧化碳在封存油藏中的封存量；ρCO2r為二氧化碳在封存油藏條件下的密度；N為封存油藏原油儲量；B0為封存油藏原油體積系數(shù)；ERBT為原有的石油采收率；ERHCP V為注入某一烴類孔隙體積（HCPV）二氧化碳時原有的采收率．

3.2.2 理論封存儲量結(jié)果

采用上述公式對準東地區(qū)與E油田的CO2封存潛力進行了估算，準東地區(qū)理論可實現(xiàn)CO2地質(zhì)封存1 076.82×104t，E油田理論地質(zhì)封存技術(shù)可實現(xiàn)CO2地質(zhì)封存490.6×104t．

4 結(jié)論

（1）本文首次系統(tǒng)地建立準東地區(qū)CO2-EOR適宜性評價體系，使其能夠充分利用油藏數(shù)據(jù)、氣源指標、交通狀況等指標開展適應性評價，評價精度進一步提高．

（2）準東地區(qū)利用CO2地質(zhì)封存技術(shù)潛力巨大，期望理論CO2封存量可達1 076.82×104t，其中，E油田期望理論CO2封存量可達490.6×104t．

（3）準東的主力油田中，A油田因為其油藏裂縫復雜發(fā)育，CO2封存有泄露風險不適合封存，評分為4.875；D油田因其油藏斷裂情況不宜實施CO2-EOR技術(shù)，評分為4.458．B油田、C油田以及E油田相對適宜，且E油田評估分數(shù)最高，實施效果最好，評分為6.3．