本書以高效封存二氧化碳為目的,系統(tǒng)闡述了二氧化碳地質封存效果的影響因素,并形成了封存效果評價方法。具體內容包括二氧化碳地質封存機理、地質參數(shù)對封存效果的影響、流體屬性對封存效果的影響、蓋層特征對封存效果的影響、斷層特征對封存效果的影響、CO2地質封存主控因素篩選和CO2封存效果評價。全書既有理論方法,又結合作者的科研項目體現(xiàn)成果的應用;將理論與工程實踐有效融合,突出產學研用一體。本書內容緊跟行業(yè)技術發(fā)展,強調新穎性、創(chuàng)新性,做到與時俱進。本書中近年來科研成果涉及的研究工作先后得到國家油氣重大專項課題、國家自然科學基金項目、油田委托科研項目的資助,在工程實踐過程中得到了多家油田企業(yè)的大力支持。
本書內容緊跟行業(yè)技術發(fā)展,強調新穎性、創(chuàng)新性,將理論與工程實踐有效融合,突出產學研用一體。
賴楓鵬 ,男,江西寧都人,博士,教授,博士生導師,現(xiàn)任中國地質大學(北京)能源學院副院長。研究方向為油氣田開發(fā)理論與方法、非常規(guī)油氣開發(fā)方法與技術、碳封存與利用協(xié)同優(yōu)化及監(jiān)測。入選自然資源部高層次科技創(chuàng)新人才工程、獲中國石油和化工自動行業(yè)青年突出科技貢獻獎,高等油藏工程北京市課程思政示范課教學團隊成員;現(xiàn)任中國高等教育學會科技服務專家指導委員會委員、中國石油學會智庫專家、全國滲流力學青年學術委員會委員、能源行業(yè)地熱能專業(yè)標準化技術委員會地熱資源勘查與評價組專家、《石油科學通報》執(zhí)行編委、《石油實驗地質》青年編委、《特種油氣藏》青年編委。
以第一作者/通訊作者發(fā)表論文70余篇,申請、授權國際/國內發(fā)明專利及登記軟件著作權共30余項,主編出版教材專著5部、參編出版教材2部。主持國家自然科學基金面上項目、國家重大專項專題及課題任務、省部級基金項目以及多項油田委托科研項目,獲省部級、行業(yè)協(xié)會科技進步一等獎/二等獎8項。
1緒論(1)
1.1二氧化碳地質封存方式(1)
1.2二氧化碳地質封存規(guī)模(3)
1.3二氧化碳地質封存項目(4)
1.3.1國內二氧化碳地質封存項目(4)
1.3.2國外二氧化碳地質封存項目(7)
2二氧化碳地質封存機理(12)
2.1流體性質(12)
2.1.1氣體性質(12)
2.1.2地層水性質(15)
2.2巖石的物理性質(17)
2.2.1孔隙度(17)
2.2.2滲透率(18)
2.3二氧化碳地層水巖石相互作用(18)
2.4二氧化碳的運移特征(20)
2.4.1二氧化碳的溶解(20)
2.4.2二氧化碳的擴散(22)
2.4.3二氧化碳的對流(23)
2.4.4多相流運移模擬方法(23)
2.5二氧化碳地質封存機理(24)
2.5.1地質構造圈閉封存(25)
2.5.2束縛空間封存(25)
2.5.3溶解封存(26)
2.5.4礦化封存(27)
2.6小結(28)
3地質參數(shù)對封存效果的影響(29)
3.1二氧化碳地質封存模擬方法(29)
3.1.1模擬方法介紹(29)
3.1.2模擬方法的選擇(32)
3.1.3數(shù)學模型(33)
3.1.4數(shù)值模型的構建(38)
3.2二氧化碳注入后儲層物性變化(43)
3.2.1儲層微觀孔隙結構變化(43)
3.2.2儲層宏觀孔隙結構變化(47)
3.2.3潤濕性及流體分布變化(49)
3.2.4毛管力曲線變化(52)
3.2.5應力敏感及滲透率變化(54)
3.3地質參數(shù)對二氧化碳地質封存效果影響(60)
3.3.1地層溫度(60)
3.3.2地層壓力(66)
3.3.3儲層孔隙度(72)
3.3.4儲層滲透率(78)
3.3.5縱橫滲透率比(84)
3.3.6殘余氣飽和度(89)
3.4小結(95)
4流體屬性對封存效果的影響(97)
4.1地層水礦化度對封存效果的影響(97)
4.1.1對枯竭油氣藏封存影響(97)
4.1.2對咸水層封存影響(100)
4.2地層水組分對封存效果的影響(103)
4.2.1咸水溶液組分類型(104)
4.2.2對咸水層封存影響(104)
4.3小結(108)
5蓋層特征對封存效果的影響(109)
5.1蓋層密閉機理(109)
5.1.1毛細管封閉(109)
5.1.2蓋層水力封閉(112)
5.1.3蓋層超壓封閉(113)
5.2蓋層特征對封存效果的影響(114)
5.2.1蓋層總厚度(115)
5.2.2蓋層內部單層厚度(121)
5.2.3蓋地比(128)
5.3小結(134)
6斷層特征對封存效果的影響(135)
6.1斷層中流體交換機制(135)
6.1.1斷層結構(135)
6.1.2斷層水力耦合分析(136)
6.1.3斷層活化分析(137)
6.1.4流體交換機理(138)
6.1.5流體泄漏階段(139)
6.2斷層特征對封存效果的影響(143)
6.2.1斷層發(fā)育位置(143)
6.2.2斷層帶厚度(150)
6.2.3斷層滲透率(156)
6.2.4斷層分布(162)
6.3小結(170)
7二氧化碳地質封存主控因素篩選(172)
7.1主控因素分析方法(172)
7.1.1灰色關聯(lián)度分析(172)
7.1.2層次分析(175)
7.1.3主成分分析(175)
7.1.4機器學習算法(177)
7.1.5聚類分析(180)
7.1.6皮爾遜相關系數(shù)分析(182)
7.1.7因子分析(183)
7.1.8深度學習(184)
7.2二氧化碳地質封存主控因素分析(184)
7.2.1評價指標序列確定(185)
7.2.2枯竭油氣藏二氧化碳封存主控因素(185)
7.2.3咸水層二氧化碳封存主控因素(189)
7.3小結(193)
8二氧化碳地質封存效果評價方法(194)
8.1封存潛力評估(194)
8.1.1封存機理法(194)
8.1.2面積法(197)
8.1.3容積法(197)
8.1.4容量系數(shù)法(197)
8.1.5溶解度法(199)
8.2封存適宜性評價(199)
8.2.1封存潛力分級(199)
8.2.2封存評價體系(200)
8.2.3封存適宜性評價方法(202)
8.3實例分析驗證(207)
8.4小結(208)