[發明專利]一種二氧化碳地質封存體中泄漏風險的評價方法

在審

• 申請號: 202110024189.8
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112800592A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 劉靜;楊富康;張鈺園;溫慶志;種珊;林千果
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/06;G06F111/10
• 代理公司: 濟南竹森知識產權代理事務所(普通合伙) 37270
• 代理人: 呂利敏

1.一種二氧化碳地質封存體中泄漏風險的評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)收集CO₂封存體的基礎地質信息：包括基礎數據、測井資料、開發方案、巖心資料、分析測試數據、區域構造背景資料、地表降雨資料以及水源地勘探資料作為研究的依據和參考；

(2)地質封存體壓力、CO₂質量分數動態分布模擬及CO₂羽流運移聚集動態分析：首先建立精細地質模型，反映整個封存體的地質狀況，包括滲透率各向異性、地下水流動、降雨以及抽水井，根據求解問題或精度以及模擬器算力進行合理簡化，即用二維模型替代三維模型以模擬對稱分布問題，或者使用通過網格無關性驗證之后的稀疏網格以及局部加密的方式減少網格數量；然后在0.1～10倍區間分別設置不同的泄漏速率，模擬0～500年內的CO₂質量分數的分布變化以及壓力的動態變化；其中初始泄漏速率由式(1)估算得出：

其中，Y為流出系數，對于臨界流Y＝1；C_d為氣體泄漏系數，裂口形狀為圓形時取1；A為裂口面積；P為壓力；T_G為溫度；M為相對分子質量，CO₂相對分子質量為44g/mol；R為氣體常數，8.314J/(mol·K)；K為氣體的絕熱指數；

(3)進行個別因素的敏感性分析，以確定CO₂羽流的運移聚集規律：預測CO₂橫向和垂向的擴散趨勢，橫向上確定潛水層中CO₂的橫向擴散寬度，在一定時間內隨地下水流動而遷移的距離；垂向上確定CO₂的最大擴散高度，若有風險泄漏到地表，確定包括淺地表的擴散范圍、CO₂濃度以及深層垂直運移深度；

(4)結合指標評價體系，綜合評價封存體的安全性：評價體系的指標分為淺地表特征和深層特征，淺地表特征包括CO₂濃度、最大擴散寬度、地下水流速；深層特征包括平均垂向滲透率、滲透率橫縱比、垂直運移深度以及源速率；

a.基于上述步驟確定的某一時刻下評價體系中各個指標的數值，計算封存體的安全指數，計算公式如式(2)：

W_ij＝∑A_ij×X′_ij (2)

式中，W_ij為封存體的安全指數，A_ij和X′_ij分別為第i年和第j指標的權重和歸一化后的數值；指標權重A_ij基于AHP確定；其中各指標不同等級的上下限值如表1所示：

表1 封存體內各指標安全等級劃分

續表1

歸一化過程中，潛水層流速、滲透率橫縱比以及垂直運移深度作為越大越安全的指標，由式(3)計算得到：

X′_ij＝(X_ij-X_j，min)/(X_j，max-X_j，min) (3)

CO₂濃度、最大擴散寬度、平均垂向滲透率以及源速率作為越小越安全的指標，由式(4)計算得到：

X″_ij＝(X_i，max-X_i,j)/(X_j,max-X_j,min) (4)

式中，X′_ij和X′_ij均為第i年和第j指標的歸一化后的數值，X_j，max和X_j，min分別為第j指標的最大值與最小值；

b.將計算得出的安全指數與下述表2中的安全等級劃分范圍進行比對，確定封存體的安全等級；

表2 封存體安全等級劃分

2.根據權利要求1所述二氧化碳地質封存體中泄漏風險的評價方法，其特征在于，所述步驟(2)中采用TOUGH2/TMVOC模擬器對0～500年內的CO₂質量分數的分布變化以及壓力的動態變化進行模擬。