[發明專利]二氧化碳地質封存場地蓋層完整性指標不確定性估計方法

有效

• 申請號: 201510079259.4
• 申請日: 2015-02-14
• 公開（公告）號: CN104615896B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 李琦;魏曉琛
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 李鵬,王敏鋒

1.二氧化碳地質封存場地蓋層完整性指標不確定性估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、根據蓋層構造特點，對無斷層和有斷層蓋層分別確定完整性影響指標；

步驟2、在包含步驟1中蓋層完整性影響指標的數值模型中，由差應力的大小，確定差應力所滿足的破壞條件和破壞模式，并計算在該破壞模式下的孔隙壓力；

步驟3、在步驟2中建立的數值模型中，對步驟1中蓋層完整性影響指標做5水平的龍卷風分析，計算蓋層中的庫倫破壞應力，將其中影響因素為0的因子刪除，獲得一次剔除指標；

步驟4、對步驟3獲得的一次剔除指標進行3水平全因子實驗，利用響應面分析法提取二次多項式回歸方程；

步驟5、根據步驟4中確定的二次多項式回歸方程的線性系數和二次項系數的敏感度，將表征一次剔除指標敏感度的線性系數及表征指標交互作用敏感度的二次項系數按照預定方式分別分為極顯著、非常顯著、顯著和不顯著四等，在二次多項式回歸方程中剔除判定為不顯著的一次剔除指標及指標交互作用得到優化后的二次多項式回歸方程，在一次剔除指標中剔除判定為不顯著的一次剔除指標得到優化后的二次剔除指標，獲得二次剔除指標變化趨勢對庫倫破壞應力的影響，以及二次剔除指標的最優化分布設計，獲得該場地最優二氧化碳地質封存條件。

2.根據權利要求1所述的二氧化碳地質封存場地蓋層完整性指標不確定性估計方法，其特征在于，所述的步驟1包括以下步驟：

步驟1.1、對于無斷層蓋層，完整性影響指標包括:蓋層埋藏深度、蓋層滲透率、蓋層孔隙度、地應力場、蓋層楊氏模量、蓋層泊松比、蓋層內摩擦角、蓋層密度和蓋層剪脹角；

步驟1.2、對于存在斷層的蓋層，完整性影響指標包括:斷層埋深、斷層傾角、斷層摩擦系數、斷層內摩擦角、斷層楊氏模量、斷層泊松比、斷層滲透率、斷層孔隙度、斷層密度、斷層剪脹角、地應力場，還包括蓋層滲透率、蓋層孔隙度、蓋層楊氏模量、蓋層泊松比、蓋層內摩擦角、蓋層密度、蓋層剪脹角和儲層滲透率、儲層孔隙度、儲層楊氏模量、儲層泊松比、儲層內摩擦角、儲層密度、儲層剪脹角。

3.根據權利要求1所述的二氧化碳地質封存場地蓋層完整性指標不確定性估計方法，其特征在于，所述的步驟2包括以下步驟：

步驟2.1、以步驟1中蓋層完整性影響指標，針對有斷層和無斷層不同地層條件，利用數值模擬軟件，考慮目標地層埋深和儲層、蓋層位置，在流體注入情況下考慮地層彈塑性，建立目標地層包含步驟1中蓋層完整性影響指標實測數據的數值模型；

步驟2.2、在步驟2.1中建立的數值模型中，利用摩爾—庫倫破壞準則，以庫倫破壞應力CFS的大小為檢驗蓋層破壞程度的標準，即：

CFS＝τ+μ(σ-P_f)

式中，τ，σ，μ，P_f分別為剪應力，正應力，摩擦系數，孔隙壓力，另外，在步驟2.1中建立的數值模型中計算蓋層的最大主應力σ₁，最小主應力σ₃和剪應力τ，由差應力σ₁-σ₃的大小，確定差應力所滿足的破壞條件和破壞模式，并計算在該破壞模式下的孔隙壓力。

4.根據權利要求3所述的二氧化碳地質封存場地蓋層完整性指標不確定性估計方法，其特征在于，所述的步驟3包括以下步驟：

步驟3.1、以步驟2.2得到的孔隙壓力作為注入壓力的上限，對于步驟1中蓋層完整性影響指標，指標的個數為N，分別取指標實測數據的60％，80％，100％，120％，140％，建立N組指標的5水平模型；

步驟3.2、將步驟3.1建立的N組指標的5水平模型分別導入步驟2.1中建立的數值模型，計算各自的蓋層庫倫破壞應力；

步驟3.3、對此N組指標的5水平模型的蓋層庫倫破壞應力做龍卷風分析，刪除其中敏感度為0的指標，獲得一次剔除指標N1個，進入步驟4。