刁玉杰，張森琦，郭建強(qiáng)，李旭峰，范基姣，賈小豐

（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北 保定 071051）

1 引 言

溫室氣體效應(yīng)帶來的全球氣候變暖問題，正日益受到國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。CO2地質(zhì)儲(chǔ)存是實(shí)現(xiàn)低碳減排最直接、最現(xiàn)實(shí)的手段，在發(fā)達(dá)國(guó)家已取得了較快的發(fā)展，但我國(guó)的CO2地質(zhì)儲(chǔ)存工作剛剛起步，許多場(chǎng)地選址關(guān)鍵技術(shù)方法亟待取得突破。

目前，開展CO2地質(zhì)儲(chǔ)存的儲(chǔ)集體主要為正在開采或枯竭的油氣藏、因經(jīng)濟(jì)或技術(shù)原因棄采的煤層和深部咸水層。而CO2提高油氣（CO2-EOR 或EGR）、煤層氣采收率（ECBM）兩種儲(chǔ)集模式，屬于CO2資源利用范疇，在工程實(shí)施過程中會(huì)有部分的CO2回采出來，并非真正意義上的CO2地質(zhì)儲(chǔ)存。

深部咸水層CO2地質(zhì)儲(chǔ)存是指不可利用的深部咸水層，結(jié)合《GB/T 14157－93 水文地質(zhì)術(shù)語》的定義以及保護(hù)淡水和鹵水資源的角度，我國(guó)適合CO2地質(zhì)儲(chǔ)存深部咸水層礦化度宜在3.0～50.0 g/L之間[1－2]。

2 CO2 地質(zhì)儲(chǔ)存機(jī)制

欲實(shí)現(xiàn)深部咸水層CO2地質(zhì)儲(chǔ)存，必須滿足CO2以超臨界狀態(tài)儲(chǔ)存于地下。CO2的臨界壓力為7.38 MPa，臨界溫度為31.1 ℃，也就是說理論埋藏深度必須≥800 m[3]。同時(shí)，在存儲(chǔ)點(diǎn)附近必須有可供進(jìn)行大規(guī)模CO2存儲(chǔ)的良好儲(chǔ)層，儲(chǔ)層之上必須有穩(wěn)定的、區(qū)域性的蓋層（或隔水層），以防止CO2的直接泄漏[4－5]。因此，儲(chǔ)蓋層地質(zhì)評(píng)價(jià)是實(shí)現(xiàn)深部咸水層CO2地質(zhì)儲(chǔ)存可注入性、長(zhǎng)期安全性的關(guān)鍵性工作。

碳封存領(lǐng)導(dǎo)人論壇對(duì)CO2地質(zhì)儲(chǔ)存機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)描述，并指出CO2地質(zhì)儲(chǔ)存機(jī)制可以分為2 大類：物理儲(chǔ)存和化學(xué)儲(chǔ)存。其中物理儲(chǔ)存包括構(gòu)造地層靜態(tài)儲(chǔ)存、束縛氣儲(chǔ)存和水動(dòng)力儲(chǔ)存；化學(xué)儲(chǔ)存包括溶解儲(chǔ)存和礦化儲(chǔ)存。

物理捕獲主要是通過水動(dòng)力捕獲實(shí)現(xiàn)。當(dāng)CO2被注入到深部?jī)?chǔ)層中，部分CO2將溶解于地層水中，并以溶解態(tài)的方式通過分子擴(kuò)散、分散和對(duì)流進(jìn)行運(yùn)移，極低的地層水運(yùn)移速率確保了CO2在地層中的長(zhǎng)期（地質(zhì)時(shí)間尺度）儲(chǔ)存[6－7]。

化學(xué)捕獲主要通過碳酸鹽礦化和碳酸鹽巖溶解實(shí)現(xiàn)，注入的CO2與儲(chǔ)層巖石發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)，形成碳酸鹽礦物（碎屑巖儲(chǔ)層）或HCO3－離子（碳酸鹽巖儲(chǔ)層），從而把CO2儲(chǔ)存下來。CO2的捕獲形式與儲(chǔ)存時(shí)間關(guān)系見表1[8－9]。

表1 CO2 捕獲形式與儲(chǔ)存時(shí)間 Table 1 Capture form of and storage time CO2

3 儲(chǔ)蓋層基本概念及類型

3.1 儲(chǔ)層

儲(chǔ)層是指有孔隙和滲透性且具備流體儲(chǔ)存和流通空間條件的巖石或巖層[10]，通常稱為儲(chǔ)集巖或儲(chǔ)集層。目前已知深部咸水層CO2地質(zhì)儲(chǔ)層的巖性類型很多，但主要有2 類，即碎屑巖和碳酸鹽巖儲(chǔ)層。

3.2 蓋層

蓋層是指位于儲(chǔ)層之上，能封隔儲(chǔ)層中的CO2，免于向上散溢的不滲透或低滲透層[10]。蓋層之所以具封閉能力，是由于巖性致密、無裂縫、滲透性差，但最根本的是具備有較高的排替壓力（毛細(xì)管力）。常見的蓋層有頁巖、泥巖、鹽巖、石膏等[11]。

穩(wěn)定的區(qū)域性蓋層是實(shí)現(xiàn)CO2地質(zhì)儲(chǔ)存的有力保障。CO2超臨界狀態(tài)地質(zhì)儲(chǔ)存要求區(qū)域性蓋層埋深在800 m 之下，空間分布連續(xù)、厚度相對(duì)較大、完整、巖層不滲透、無貫穿性脆性斷裂發(fā)育、密閉性好。此外，要求蓋層巖石力學(xué)性質(zhì)堅(jiān)固。

4 儲(chǔ)蓋層地質(zhì)評(píng)價(jià)

4.1 儲(chǔ)層地質(zhì)評(píng)價(jià)

孫樞[12]認(rèn)為，CO2儲(chǔ)層需要關(guān)注的問題包括：（1）儲(chǔ)層的沉積相類型（碎屑巖、碳酸鹽巖）與沉積背景；（2）儲(chǔ)層的埋深、厚度和三維幾何形態(tài)和完整性；（3）儲(chǔ)層的物性（孔隙度、滲透率）和非均質(zhì)性。儲(chǔ)層的CO2地質(zhì)儲(chǔ)存能力評(píng)價(jià)必須在綜合應(yīng)用沉積學(xué)、區(qū)域地震地層、地球物理測(cè)井等方法查明沉積體系、沉積相及儲(chǔ)集體分布的基礎(chǔ)上，開展儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性質(zhì)的研究。

4.1.1 儲(chǔ)集特征

CO2氣體分子直徑小，活動(dòng)能力強(qiáng)，對(duì)儲(chǔ)層物性的要求不如原油等液體那么嚴(yán)格，但對(duì)蓋層要求比油層高。作為一個(gè)良好的CO2儲(chǔ)存空間，首先必須具有良好的埋存能力和注入能力，這種能力取決于儲(chǔ)層性質(zhì)。

儲(chǔ)層性質(zhì)研究包括盆地區(qū)域地層格架與儲(chǔ)層分布、儲(chǔ)層的沉積類型、儲(chǔ)層的埋深、厚度、幾何形態(tài)及完整性、儲(chǔ)層成巖作用特點(diǎn)、物性（孔隙度、滲透率）和非均質(zhì)性等。

（1）深度

儲(chǔ)層的深度實(shí)際即為注入深度，如前所述，儲(chǔ)層的深度應(yīng)滿足CO2以超臨界流體態(tài)的形式儲(chǔ)存于地下，也就是說埋藏深度必須大于800 m。同時(shí)也應(yīng)考慮注入成本，深度必須有最大限度，一般設(shè)為3 000 m。

（2）巖性特征

CO2與鹽巖發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會(huì)形成穩(wěn)定的化合物或礦物（主要為鈣、鐵、鎂的碳酸鹽）。注入的CO2與儲(chǔ)層巖石發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)，形成碳酸鹽礦物（碎屑巖儲(chǔ)層）或HCO3－離子（碳酸鹽巖儲(chǔ)層），從而把CO2封存下來，反應(yīng)式如下：

因此，碎屑巖儲(chǔ)層一般要比碳酸鹽巖儲(chǔ)層優(yōu)越，但由于碳酸鹽巖儲(chǔ)層并不由純的碳酸鹽礦物組成，上述2 種反應(yīng)方式都有可能發(fā)生。

（3）厚度

儲(chǔ)層厚度是影響儲(chǔ)層性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，儲(chǔ)層厚度越大，埋存CO2的量越大。

（4）物性參數(shù)

儲(chǔ)層物性參數(shù)包括儲(chǔ)層孔隙度和滲透率?？紫抖群蜐B透率對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)存CO2的能力有重要影響，孔隙度越大，儲(chǔ)存CO2的空間越大；滲透率越大，CO2的注入能力越大。

（5）非均質(zhì)性

通常根據(jù)儲(chǔ)層描述尺度大小，可將儲(chǔ)層非均質(zhì)性分為宏觀非均質(zhì)性和微觀非均質(zhì)性。在CO2儲(chǔ)存中通常是關(guān)注宏觀非均質(zhì)性。

宏觀非均質(zhì)性研究方法主要是通過計(jì)算滲透率變異系數(shù)、滲透率突進(jìn)系數(shù)、滲透率級(jí)差、夾層頻數(shù)、有效厚度系數(shù)等參數(shù)來定量評(píng)價(jià)儲(chǔ)層宏觀非均質(zhì)性。其中滲透率變異系數(shù)V(K)反映樣品偏離整體平均值的程度，是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層宏觀非均質(zhì)性的最重要參數(shù)。定量描述單元滲透率的非均質(zhì)性常用滲透率變異系數(shù)來表示，其值越大，表示儲(chǔ)層的宏觀非均質(zhì)性越嚴(yán)重[3]。

儲(chǔ)層的非均質(zhì)性制約著注入CO2在儲(chǔ)層中的流動(dòng)狀況，非均質(zhì)性越嚴(yán)重，CO2運(yùn)移范圍越小，進(jìn)而影響CO2的埋存能力。

（6）沉積環(huán)境

無論碳酸鹽巖還是碎屑巖儲(chǔ)層，都必須具備儲(chǔ)集空間，而儲(chǔ)集空間的獲得又與巖石性質(zhì)和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。巖性是特定沉積環(huán)境的必然產(chǎn)物，沉積環(huán)境對(duì)儲(chǔ)層有很大影響。

砂巖儲(chǔ)層沉積環(huán)境最好的是大型河流、三角洲相和扇三角洲相。碳酸鹽巖儲(chǔ)層最好的是封閉或半封閉的淺水碳酸鹽臺(tái)地中最富含生物的潮間帶，其次是潮上帶和潮下帶[13]。

（7）水動(dòng)力條件

類比水文地質(zhì)條件對(duì)煤層氣賦存、運(yùn)移影響研究成果，從CO2地質(zhì)儲(chǔ)存與水文地質(zhì)條件的關(guān)系分為水文地質(zhì)控氣的3 種作用形式：水力運(yùn)移逸散作用、水力封閉作用和水力封堵作用[14]。

水力運(yùn)移逸散控氣作用常見于導(dǎo)水性強(qiáng)的斷層構(gòu)造發(fā)育地區(qū)，通過導(dǎo)水?dāng)鄬踊蛄严?、溝通?chǔ)層與含水層，水文地質(zhì)單元的補(bǔ)給、徑流、排泄系統(tǒng)完整，含水層富水性與水動(dòng)力強(qiáng)，含水層與CO2地質(zhì)儲(chǔ)層水力聯(lián)系較好，在地下水的運(yùn)動(dòng)過程中，可以攜帶CO2運(yùn)移而逃逸地表。

水力封堵控氣作用常發(fā)生于不對(duì)稱向斜或單斜中，在一定壓力差條件下，CO2從高壓力區(qū)向低壓力區(qū)滲流，如果含水層地表接受補(bǔ)給，順層由淺部向深部運(yùn)動(dòng)，則CO2向上擴(kuò)散時(shí)將被地下水封堵，致使CO2得以封存。

水力封閉控氣作用發(fā)生于斷裂不甚發(fā)育的寬緩褶皺或單斜地層中，而且斷裂構(gòu)造多為不導(dǎo)水性斷裂，特別是一些邊界斷層，具有擠壓、逆掩性質(zhì)，成為隔水邊界，儲(chǔ)層上部和下部存在良好的隔水層（蓋層），CO2地質(zhì)儲(chǔ)層內(nèi)咸水體與上覆、下伏含水層無水力聯(lián)系，區(qū)域水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，含水層水動(dòng)力較弱，地下水徑流緩慢甚至停滯，地下水以靜水壓力、重力驅(qū)動(dòng)方式流動(dòng)。水力封閉控氣作用一般發(fā)生在深部，地下水通過壓力傳遞作用，對(duì)CO2構(gòu)成水力封閉。

據(jù)上述水動(dòng)力控氣作用機(jī)制分析，初步確定擬選場(chǎng)地水文地質(zhì)條件為水力封閉控氣作用時(shí)，場(chǎng)地為“好”；水文地質(zhì)條件為水力封堵控氣作用時(shí)，為“一般”；水文地質(zhì)條件為水力運(yùn)移逸散控氣作用時(shí)，為“差”。

4.1.2 儲(chǔ)層的注入能力[3]

儲(chǔ)層的注入能力可以用注入指數(shù)I 來表示：

式中：q 為井筒中的流速（m3/d）；h 為儲(chǔ)層厚度（m）；Δp 為儲(chǔ)層及井筒間的壓差（MPa）；K 為儲(chǔ)層的滲透率（dm2）；μ 為注入相的黏度（MPa·s）；re為等效泄流半徑（m）；rw為井筒半徑（m）。

注入指數(shù)與地層系數(shù)Kh 成正比，而與注入相的黏度成反比。由于CO2的黏度很低，所以對(duì)于低滲透儲(chǔ)層，其注入能力要遠(yuǎn)高于注水。例如，在15 MPa、47 ℃的條件下，CO2的黏度僅為0.077 MPa·s，而水的黏度則為0.68 MPa·s，即在滲透率相同的條件下，CO2的注入能力要比注水高10 倍左右。因此，從儲(chǔ)層注入能力分析可知，儲(chǔ)層厚度、儲(chǔ)層的滲透率、注入相的黏度等因素影響注入效果。

4.2 蓋層地質(zhì)評(píng)價(jià)

蓋層封閉能力除了受其微觀封閉能力的影響外，還要受宏觀展布面積大小的制約，因此，對(duì)蓋層封閉能力評(píng)價(jià)時(shí)，既要考慮蓋層的微觀封閉能力，又要考慮其宏觀發(fā)育特征。

4.2.1 蓋層發(fā)育特征

（1）巖性特征

從蓋層的幾種封閉機(jī)制可以看出，只要某套巖層中流體的排替壓力大于注入下伏儲(chǔ)層中超臨界狀態(tài)CO2的壓力均可作為蓋層。常見的蓋層主要是頁巖、泥巖、鹽巖、石膏和硬石膏等。泥質(zhì)含量對(duì)蓋層封閉性影響較大，其含量增加會(huì)降低巖層的孔隙度和滲透率，降低巖層的優(yōu)勢(shì)孔隙半徑大小而增加排替壓力，從而增強(qiáng)封閉能力。

（2）厚度和分布連續(xù)性

據(jù)Hubbert 研究，幾英寸厚的泥巖就可以封蓋住幾百米高的油柱，也就是說蓋層厚度對(duì)封堵油氣來說要求較低。但蓋層較薄時(shí)，往往分布不穩(wěn)定，對(duì)大規(guī)模CO2地質(zhì)儲(chǔ)存不利[15]。因此，從CO2地質(zhì)儲(chǔ)存角度看，蓋層越厚越有利。厚度大也不易被小斷層錯(cuò)斷，不易形成連通的微裂縫。此外，厚度大的泥巖，其中的流體不易排出，從而形成異常壓力，導(dǎo)致封閉能力的增加。Grunau 認(rèn)為，當(dāng)蒸發(fā)巖厚度大于20～30 m，頁巖厚度大于50 m 可以明顯提高蓋層的封閉能力，可以說當(dāng)蓋層排替壓力不夠時(shí)，加大厚度可以彌補(bǔ)這一不足[15]。

（3）塑性及成巖階段

不同的巖石具有不同的塑性。在通常的地質(zhì)條件下，常見蓋巖可塑性排列順序是鹽巖、硬石膏、富含干酪根頁巖、黏土質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、碳酸鹽質(zhì)泥巖以及隧石。泥質(zhì)巖處于不同的成巖階段，具有不同的封閉能力[15－16]。

（4）斷裂發(fā)育特征

貫穿蓋層的斷層能夠破壞蓋層的完整性，張性斷層可能成為CO2逃逸通道，從而引起CO2泄露[17]。泥巖中具有超壓或微裂縫對(duì)其封閉能力影響很大，若泥巖中開啟裂縫發(fā)育，且密度又大，則其封閉能力就低；若泥巖中發(fā)育的是緊閉的裂縫，且密度又小，則其封閉能力較強(qiáng)。因此，在蓋層評(píng)價(jià)中必須重視欠壓實(shí)和微裂縫的研究，以便對(duì)蓋層的封閉能力作出正確的評(píng)價(jià)。

（5）主力蓋層之上的“緩沖蓋層”

張森琦等[16]將CO2地質(zhì)儲(chǔ)存泄漏通道分為人為泄漏通道、地質(zhì)構(gòu)造泄漏通道以及跨越蓋層和水力圈閉泄漏通道3 類。CO2一旦突破主力蓋層，需要之上的“緩沖蓋層”提供一定的封閉能力，從而減少或阻止CO2的逃逸，提高CO2地質(zhì)儲(chǔ)存的安全性。

4.2.2 蓋層封閉性綜合定量評(píng)價(jià)

為了直觀地反映蓋層的封閉能力，油氣地質(zhì)學(xué)將油氣流體在一定的外力條件下單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積蓋層量的倒數(shù)定義為該蓋層的封閉指數(shù)，用符號(hào)CRI 表示。對(duì)于油和氣的流量倒數(shù)分別用CRIo和 CRIg表示，稱為蓋層封油指數(shù)和封氣指數(shù)[15]，因此，CO2地質(zhì)儲(chǔ)存可以將蓋層的封CO2指數(shù)定義為CRICO2來反映蓋層的CO2封閉性。

蓋層封閉性綜合定量評(píng)價(jià)指數(shù)CRI 指流體通過蓋層的量，反映了蓋層的滲透性[3]。

CRI 概括了各種主要地質(zhì)因素對(duì)其封閉性的影響，較排替壓力等指標(biāo)更能客觀反映蓋層的封閉性。CRI 指標(biāo)既考慮了流體的微觀滲濾機(jī)制，又概括了蓋層可塑性、巖性、欠壓實(shí)程度等參數(shù)對(duì)蓋層宏觀封閉能力的影響，因此，能夠用于確定蓋層的封閉最大臨界高度。實(shí)際資料表明，蓋層的CRI 值與其封蓋油氣的高度有較好的相關(guān)性。這一方面說明CRI 的建立具有科學(xué)性，能夠反映蓋層的實(shí)際封閉油氣的能力；另一方面說明實(shí)際地質(zhì)條件下蓋層對(duì)油氣藏形成的控制作用主要取決于其宏觀封閉性[15]。

5 場(chǎng)地選址階段儲(chǔ)蓋層適宜性評(píng)價(jià)

5.1 深部咸水層CO2 地質(zhì)儲(chǔ)存場(chǎng)地選址階段劃分

深部咸水層CO2地質(zhì)儲(chǔ)存工程場(chǎng)地選址可以利用多尺度目標(biāo)逼近法，即按照我國(guó)CO2地質(zhì)儲(chǔ)存潛力與適宜性評(píng)價(jià)工作階段進(jìn)行（見圖1），基本思路是基于從盆地→圈閉→注入層評(píng)價(jià)循序漸進(jìn)開展選址工作的。CO2地質(zhì)儲(chǔ)存選址包括規(guī)劃選址和工程選址2 大階段（見表2）。規(guī)劃選址又包括國(guó)家級(jí)、盆地級(jí)和目標(biāo)區(qū)級(jí)潛力評(píng)價(jià)階段；工程選址階段對(duì)應(yīng)場(chǎng)地級(jí)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)階段。規(guī)劃、工程選址選址思路及技術(shù)路線圖如圖2 所示。

圖1 我國(guó)CO2 地質(zhì)儲(chǔ)存工作階段與潛力分級(jí)圖 Fig.1 CO2 geological storage potential levels and suitability assessment stages

表2 深部咸水層CO2 地質(zhì)儲(chǔ)存場(chǎng)地多尺度目標(biāo)逼近選址階段劃分 Table 2 CO2 geological storage engineering multi-scale objective approximation site selection stages in deep saline aquifers

圖2 規(guī)劃、工程選址技術(shù)路線圖 Fig.2 Technical roadmap of planning and engineering site selection

5.1.1 規(guī)劃選址

國(guó)家級(jí)預(yù)測(cè)潛力評(píng)價(jià)以單個(gè)沉積盆地為單元，評(píng)價(jià)整個(gè)盆地CO2地質(zhì)儲(chǔ)存潛力，即預(yù)測(cè)潛力。對(duì)全國(guó)沉積盆地進(jìn)行CO2地質(zhì)儲(chǔ)存適宜性評(píng)價(jià)，淘汰部分不適宜CO2地質(zhì)儲(chǔ)存的沉積盆地，選擇出可供下一階段繼續(xù)研究的適宜CO2地質(zhì)儲(chǔ)存的沉積盆地。

盆地級(jí)推定潛力評(píng)價(jià)以盆地一或二級(jí)構(gòu)造單元為研究和評(píng)價(jià)對(duì)象，計(jì)算各盆地一或二級(jí)構(gòu)造單元CO2地質(zhì)儲(chǔ)存潛力，即D 級(jí)推定潛力。對(duì)各盆地一或二級(jí)構(gòu)造單元進(jìn)行CO2地質(zhì)儲(chǔ)存適宜性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)出CO2地質(zhì)儲(chǔ)存遠(yuǎn)景區(qū)，為宏觀CO2地質(zhì)儲(chǔ)存的選擇提供依據(jù)。

目標(biāo)區(qū)級(jí)控制潛力評(píng)價(jià)以圈閉為研究和評(píng)價(jià)對(duì)象，通過圈閉CO2地質(zhì)儲(chǔ)存適宜性評(píng)價(jià)，優(yōu)選出CO2地質(zhì)儲(chǔ)存目標(biāo)靶區(qū)，計(jì)算目標(biāo)靶區(qū)CO2地質(zhì)儲(chǔ)存潛力，即C 級(jí)控制潛力，為國(guó)家CO2地質(zhì)儲(chǔ)存提供一批目標(biāo)靶區(qū)。

5.1.2 工程選址

根據(jù)CO2地質(zhì)儲(chǔ)存場(chǎng)地選址標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步篩選出最佳CO2地質(zhì)儲(chǔ)存場(chǎng)地。通過場(chǎng)地綜合地質(zhì)調(diào)查、地震地球物理勘探、鉆探與灌注試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、室內(nèi)物理模擬與數(shù)值模擬，查明場(chǎng)地CO2地質(zhì)儲(chǔ)存地質(zhì)條件，計(jì)算場(chǎng)地級(jí)CO2地質(zhì)儲(chǔ)存量，即B 級(jí)基礎(chǔ)儲(chǔ)存量，制定合理的CO2灌注方案，為CO2灌注工程施工圖設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

5.1.3 規(guī)模性灌注

在場(chǎng)地級(jí)基礎(chǔ)儲(chǔ)存量評(píng)價(jià)階段的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了由灌注試驗(yàn)轉(zhuǎn)化為工程性實(shí)際灌注，并歷經(jīng)了較長(zhǎng)的CO2灌注監(jiān)測(cè)時(shí)間，灌注量日趨穩(wěn)定，CO2擴(kuò)散暈在儲(chǔ)層內(nèi)不斷有效地?cái)U(kuò)展，且沒有出現(xiàn)CO2逃逸、誘發(fā)地震等環(huán)境、安全問題時(shí)，通過擬合、改進(jìn)的數(shù)值模型而得出的灌注級(jí)工程儲(chǔ)存量。

5.2 不同選址階段儲(chǔ)蓋層適宜性評(píng)價(jià)

在深部咸水層CO2地質(zhì)儲(chǔ)存工程場(chǎng)地不同選址階段，應(yīng)根據(jù)評(píng)價(jià)的不同目的和評(píng)價(jià)單元，結(jié)合儲(chǔ)蓋層地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容來確定適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，如表3～5 所示，且從國(guó)家級(jí)→盆地級(jí)→目標(biāo)區(qū)級(jí)→場(chǎng)地級(jí)潛力評(píng)價(jià)階段，儲(chǔ)蓋層的評(píng)價(jià)精度和量化程度依次提高。

5.2.1 國(guó)家級(jí)、盆地級(jí)潛力評(píng)價(jià)階段

國(guó)家級(jí)與盆地級(jí)潛力評(píng)價(jià)階段的區(qū)別在于評(píng)價(jià)單元的不同。

我國(guó)陸域陸相沉積盆地多、規(guī)模大，目前已發(fā)現(xiàn)面積大于200 km2的就有391 個(gè)，最大的面積達(dá)56×104km2。尤其是我國(guó)南方沉積盆地群，廣泛分布著面積較小的沉積盆地，該類盆地開展國(guó)家級(jí)和盆地級(jí)潛力評(píng)價(jià)規(guī)劃選址時(shí)，儲(chǔ)蓋層適宜性評(píng)價(jià)可以合并為一項(xiàng)選址評(píng)價(jià)工作。

因此，國(guó)家級(jí)和盆地級(jí)潛力評(píng)價(jià)階段宜采用相同的儲(chǔ)蓋層適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

5.2.2 目標(biāo)區(qū)級(jí)潛力評(píng)價(jià)階段

鄧隆武[13]依據(jù)我國(guó)含油氣盆地儲(chǔ)層發(fā)育特征，劃分了碎屑巖和碳酸鹽巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)分類標(biāo)準(zhǔn)（見 表3）。龐雄奇等[15]則根據(jù)我國(guó)含油氣盆地蓋層封閉性研究，確定了蓋層封閉能力相對(duì)性評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并提出了蓋層綜合性定量評(píng)價(jià)指數(shù)CRI 的概念。

Bachu 等[18]、文獻(xiàn)[19]、沈平平等[5]都相繼提出了CO2地質(zhì)儲(chǔ)存對(duì)儲(chǔ)蓋層適宜性評(píng)價(jià)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

該階段深部咸水層CO2地質(zhì)儲(chǔ)存區(qū)域性儲(chǔ)層適宜性評(píng)價(jià)可以借鑒油氣地質(zhì)學(xué)以及已有的CO2地質(zhì)儲(chǔ)存適宜性評(píng)價(jià)成果，選擇其關(guān)鍵性指標(biāo)：巖性、單層厚度、孔隙度φ、滲透率K、滲透率變異系數(shù)V(K)、分布連續(xù)性L 以及儲(chǔ)層的水動(dòng)力條件，進(jìn)行儲(chǔ)層的適宜性評(píng)價(jià)。區(qū)域性蓋層則可以選擇巖性、單層厚度、累計(jì)厚度、分布連續(xù)性、斷裂發(fā)育情況及其上部的緩沖蓋層數(shù)量來開展蓋層適宜性評(píng)價(jià)工作（見表4）。

5.2.3 場(chǎng)地級(jí)潛力評(píng)價(jià)階段 該階段屬于工程選址階段，與規(guī)劃選址階段各評(píng)價(jià)工作不同在于增加了實(shí)質(zhì)性的工程灌注試驗(yàn)工作，結(jié)合灌注試驗(yàn)、樣品采集與測(cè)試等手段，確定主力儲(chǔ)層的可注入性、蓋層的綜合性定量封閉能力。

由于我國(guó)的深部咸水層CO2地質(zhì)儲(chǔ)存工作剛剛起步，尚未有蓋層綜合定量封閉能力（ CRICO2）權(quán)威數(shù)據(jù)，暫用蓋層的封油指數(shù)（Ho）進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)[15]。

表3 國(guó)家級(jí)和盆地級(jí)儲(chǔ)蓋層適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) Table 3 Reservoir and caprock stability assessment indexes and grading standards in national and basin scale stages

表4 目標(biāo)區(qū)級(jí)儲(chǔ)蓋層適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) Table 4 Reservoir and caprock stability assessment indexes and grading standards in target scale stages

表5 場(chǎng)地級(jí)儲(chǔ)蓋層適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) Table 5 Reservoir and caprock stability assessment indexes and grading standards in site scale stages

6 結(jié)論及存在的問題

（1）CO2地質(zhì)儲(chǔ)存作為環(huán)保型工程項(xiàng)目，從其機(jī)制和工作屬性出發(fā)，儲(chǔ)蓋層地質(zhì)評(píng)價(jià)是場(chǎng)地選址過程中的一項(xiàng)關(guān)鍵性工作。其中，儲(chǔ)層地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容包括儲(chǔ)層的巖性、厚度、沉積環(huán)境、物性參數(shù)、非均質(zhì)性、沉積環(huán)境、水動(dòng)力條件及注入能力等；蓋層地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容包括蓋層的巖性、厚度、分布連續(xù)性、塑性及成巖階段、斷裂發(fā)育及“緩沖蓋層”數(shù)量等。

（2）按照深部咸水層CO2地質(zhì)儲(chǔ)存規(guī)劃選址到工程選址不同階段劃分，儲(chǔ)蓋層評(píng)價(jià)的內(nèi)容和對(duì)象應(yīng)根據(jù)評(píng)價(jià)目的依次提高評(píng)價(jià)精度和量化程度。在規(guī)劃選址階段應(yīng)重點(diǎn)對(duì)區(qū)域性儲(chǔ)蓋層的宏觀發(fā)育特征進(jìn)行重點(diǎn)評(píng)價(jià)；在工程選址階段，重點(diǎn)對(duì)CO2主力儲(chǔ)層注入能力和主力蓋層綜合定量封閉能力進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

（3）由于我國(guó)深部咸水層CO2地質(zhì)儲(chǔ)存工作剛剛起步，本文建立的儲(chǔ)蓋層適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)CO2地質(zhì)儲(chǔ)存場(chǎng)地選址具有一定的指導(dǎo)作用；但不同選址階段儲(chǔ)、蓋層地質(zhì)評(píng)價(jià)工作尚存在許多關(guān)鍵問題，如不同儲(chǔ)存單元CO2儲(chǔ)層的儲(chǔ)存潛力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、蓋層對(duì)不同相態(tài)CO2綜合定量封閉能力等都亟待進(jìn)一步地實(shí)踐和研究。

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