塔里木盆地油氣藏CO2地質封存適宜性評價

馮 偉，地里夏提·買買提，李 玲，劉 熠

（新疆大學地質與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊830047）

塔里木盆地油氣藏CO2地質封存適宜性評價

馮 偉*，地里夏提·買買提，李 玲，劉 熠

（新疆大學地質與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊830047）

CO2地質封存是有效的減少溫室氣體的措施之一，油氣富集的盆地不僅可提供適合CO2地質封存的儲、蓋層，還可將CO2注入其中提高油氣產(chǎn)量。利用埋存指標量化方法對塔里木盆地油氣藏做CO2地質封存適宜性評價，并計算其一級構造圈閉的理論埋存量。結果表明，塔里木盆地比較適宜CO2地質封存，存儲量較大，具有巨大的封存潛力。

塔里木盆地；油氣藏；CO2地質封存；量化評價；儲量計算

隨著全球氣溫變暖的加劇，我國近年來開始注重如何減少溫室氣體的排放。人類日常生活、生產(chǎn)所排放的CO2都是溫室氣體中的主要成分。近年來興起的一項新技術——CO2捕集與地質封存（Carbon Capture and Storage簡稱CCS）就是將CO2從工業(yè)或者能源排放源中分離出來并輸送到合適的地質體中封存起來，既減少溫室氣體的同時也不會對地表生態(tài)環(huán)境造成很大的影響，具有較高的安全性和可行性。目前，國內外有關企業(yè)、科研單位已在CO2地質儲存方面取得了一些成就。美國、挪威、日本、德國等國也相繼開展了深部咸水層儲存CO2的商業(yè)或研究項目，并且成功儲存了大量的CO2；在國內，大型的儲存項目剛剛開展，正處于實驗性的儲存階段[1-2]。

塔里木盆地位于中國新疆維吾爾自治區(qū)南部，北段以天山為界，南段由昆侖山、阿爾金山所環(huán)繞，東西長約1500km，南北寬約200～800km，呈兩頭窄、中間寬的似菱形形狀。盆地面積約56×104km2，平均海拔1000m左右，是中國最大的內陸含油氣盆地。

綜合塔里木盆地的地質構造演化、斷裂發(fā)育、基地頂面起伏特征，古生界、中生界、新生界的發(fā)育狀況，以及應用地球物理的資料，并搜集前人的勘探成果和認識，將盆地按一級構造單元劃分為“三隆四坳”7個基本構造單元，即塔北隆起、中央隆起、塔南隆起、庫車坳陷、北部坳陷、西南坳陷和東南坳陷[3-4]。如圖1所示：

圖1 塔里木盆地以一級構造單元（賈承造等，1997）

盆地內目前已發(fā)現(xiàn)39個油氣田，其中大中型21個。油氣產(chǎn)出層位十分廣泛，在震旦系—上第三系（除泥盆系外）均發(fā)現(xiàn)油氣藏，這種多產(chǎn)層居全國之首。本文在分析整個盆地油氣田中的儲、蓋層組合的基礎上，利用收集的地質資料，采用綜合量化評價和構造地層圈閉儲量計算方法對塔里木盆地以油氣藏為主的CO2地質封存潛力評價。

1 建立評價標準

本文通過參考國內外研究成果，在前人的研究基礎上總結出CO2在油氣藏中地質埋存的主要影響因素有以下幾方面：

（1）盆地特征：盆地的面積、構造背景、斷裂活動、地熱條件及埋藏深度；

（2）儲蓋層特征：儲層的巖性、厚度、滲透率、孔隙度及蓋層狀況等；

（3）儲存潛力：石油、天然氣的儲量。

筆者將上述的每個影響因素作為CO2在油氣藏中埋存的評價指標進行分析，將其分為5個等級：好、較好、一般、較差和差。如表1所示。

表1 CO2地質封存指標等級劃分

2 研究區(qū)適宜性量化評價

將上述評語集（好、較好、一般、較差、差）中5個等級進行量化，分別賦予相應分數(shù)（5、4、3、2、1），如表2所示：

表2 分級量化表

根據(jù)《中國含油氣盆地圖集（第二版）》（李國玉等，2002）以及相關盆地地質資料收集和整理，統(tǒng)計了塔里木盆地的相關數(shù)據(jù)，將盆地各指標數(shù)據(jù)按照分級標準分級并得出量化分數(shù)，如表3所示。

根據(jù)表3中的量化得分得出塔里木盆地CO2地質封存指標量化得分的平均分為3.6分，在分級標準中屬于一般與較好之間。所以，塔里木盆地CO2地質封存適宜性屬于一般與較好之間，偏于較好。

3 CO2地質儲量計算

3.1 計算原則與方法

CO2在油氣藏中埋存量計算方法有很多種，由于油田地質資料的保密性，在沈萍萍的CO2在油氣藏中埋存量的計算公式中所需要的一些參數(shù)無法獲得，所以將不予采用，只能按盆地的一級構造圈閉劃分來分別計算區(qū)塊圈閉儲存量。理論上講，整個塔里木盆地內油氣儲層都可以作為CO2地質儲存的場所?？紤]到盆地內的地層延展、斷裂發(fā)育、礦產(chǎn)開發(fā)以及缺少詳細的資料等因素，很難具體計算出儲層的平面展布范圍。在此做以下假設：對儲層面積延展不詳?shù)臉嬙靻卧Υ鎲卧偯娣e的1%[5-6]；對于沒有詳細孔隙度資料的儲層，孔隙度取經(jīng)驗值的20%[7]。

表3 塔里木盆地CO2地質封存指標量化得分

CO2在構造圈閉中儲存機理的計算是在圈閉構造被詳細探明為前提，假設其儲存空間可全部用來儲集CO2，無殘留的油氣和地層水等。利用圈閉構造的空間體積延展、CO2在地層的密度以及孔隙度等參數(shù)，并考慮儲存效率基數(shù)，得出以下計算公式：

式中：Mco2s——CO2在構造地層圈閉的理論儲存量，kg；

Vtrap——構造或地層圈閉的體積，m3；

hst——儲存效率，代表地質體中可被CO2充填孔隙空間百分數(shù)，取經(jīng)驗值0.2%；

φaverage——儲層巖石的平均孔隙度；

ρco2

——在地層條件下CO2的密度，kg/m3；

Haverage——儲層圈閉的平均厚度，m；

A——構造或地層圈閉的分布面積，m2。

3.2 塔里木盆地一級構造單元CO2地質儲量匯總

通過塔里木盆地地質背景的資料收集和整理，將數(shù)據(jù)帶入上述計算公式（1）。對該盆地各一級構造單元的儲、蓋層的特征進行詳細的分析，得出適宜CO2封存的儲蓋系統(tǒng)，具體儲量計算如表4所示。

表4 塔里木一級構造單元CO2封存理論儲量

由表4得出，塔里木盆地一級圈閉構造單元CO2封存潛力較大，理論埋存量為496.18×108t。主要分布于庫車坳陷、北部坳陷和中央隆起區(qū)域。這3個區(qū)域也主要是塔里木盆地油氣藏聚集較為緊密的地區(qū)，說明含油氣資源較多的地區(qū)可作為CO2地質封存的主要場所。

4 結語

（1）本文用量化等級的方法對塔里木盆地油氣藏CO2地質封存適宜性作了評價，得出塔里木盆地的油氣藏比較適合地質封存條件，并且封存潛力巨大。

（2）用一級構造圈閉為單位計算CO2封存量的理論埋存量為496.18×108t，主要分布于庫車坳陷、北部坳陷和中央隆起這3個油氣富集的地區(qū)，占整個盆地封存量的75%。

（3）本次研究只針對塔里木盆地一級構造單元的理論存儲量作為計算，并不能準確的反應其實際存儲能力。CO2在油氣藏、咸水層和煤層中的埋存機理不同，計算方法也各有不同，所以這些問題都有待在將來的進一步研究。

[1] Bert M,Manuela L,Leo M,etal.Carbon Dioxide Capture and Storage[R].Intergovernmental Panel on Climate Change,2008.

[2] 趙春,崔智翔.我國碳捕集與封存（CCS）項目開展面臨的問題及建議[J].今日科苑，2010（8）：46-47.

[3]賈承造，王良書，邵學鐘，等.中國塔里木盆地構造特征與油氣[M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

[4]李國玉，呂鳴崗，趙儉成，等.中國含油氣盆地圖集[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002.

[5] Hendriks C,Graus W,van Bergen F.Global Carbon Dioxide Storage Potential and Costs[R].[s.1.]:[s.n.].2004：24-25.

[6] Koide H,Tazaki Y,Noguchi S,et al.Subterrancan containment and Long-term Storage of Carbon Dioxide in Unused Aquifers and in Depleted Natural Gas Reservoirs[J].Energy Conversion and Management.1992，33(5-8):619-626.

[7] Li X,Ohsumia T,Koide H,et al.Near-future Perspective of CO2Aquifer Storage in Japan:site Selection and Capacity[J].Energy，2005，30(11-12):2360-2369.

X701.7

A

1004-5716(2015)10-0028-04

2014-10-15

2014-10-15

馮偉（1986-），男（漢族），新疆庫爾勒人，新疆大學地質與礦業(yè)工程學院在讀研究生，研究方向：礦物學、巖石學、礦床學。