新疆准东油田各区块CO2地质封存潜力评估∗

何佳林，师庆三，董海海，侯 锐

(1.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047；2.阿勒泰地区行署，新疆阿勒泰836500；3.新疆油田公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000；4.新疆正天华能环境工程技术有限公司，新疆乌鲁木齐830047)

中国北方遍布着大量CO2工业排放源，仅新疆地区平均每年约有622.79×106t的CO2排放到大气中去，在低碳减排方面有着巨大的压力．而CO2地质利用与地质封存技术，提出了增加二氧化碳利用环节，大大降低了技术实施的成本消耗，也使得技术的实施推广更为可行．国内许多学者先后开展了东北地区、华中地区、陕北地区的CO2地质利用与封存技术的理论潜力评估，为适合中国地质背景的CO2理论封存潜力评估方法奠定了基础[1]．

目前，关于CO2地质封存的研究成果和研究范围成果主要集中在我国东部和中部，且大多集中在以盆地为单位进行评估，新疆准东油田基地作为新疆主要油气能源基地之一，有很大的潜力．本文针对区块这一小范围来开展CO2封存潜力评估，通过对准东地区各个油田的各项指标的评比和理论CO2封存量的计算，最终评比出准东油田中的最佳封存区块．对该地区利用CO2地质利用与封存技术实现低碳减排具有重要的探索意义[2]．

1 准噶尔盆地东部区域地质背景

准噶尔盆地是中国第二大盆地，面积约38×104km2．准噶尔盆地具有双基底结构：下部为前寒武纪结晶基底，上部为晚海西期（泥盆-早中石炭世）的褶皱基底[3]，主要沉积层为二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系、第四系地层[4]，沉积岩总厚度达15 000 m，其中侏罗系地层分布最广泛．准噶尔盆地现今被划分为六个一级构造单元，包括：乌伦古坳陷、陆梁隆起、中央坳陷、山前断褶带、东部隆起、西部隆起[5]．分为14个凸起、15个凹陷、3个断阶、断褶带，共32个二级构造单元．

2 准东地区地质封存与CO2-EOR潜力评价

2.1 评价指标体系建立

通过前期的工作，对准东地区主力油田进行了相关数据的收集，对其油藏储量、油藏深度、原油密度、盖层情况、储层特征、断裂情况、气源信息及周边环境各项指标进行了分级，并制定了相应的评价标准，见表1．

表1 准东油田各区块CO2-EOR地质封存适宜性评价标准

2.2 评价计算公式

根据中国地质调查局水文地质环境地质调查中心的《中国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程》对准东地区的油藏指标（油藏储量、油藏深度、原油密度、盖层情况、储层特征及断裂情况）、气源指标（气源距离、气源规模）、交通状况等指标进行赋值9、7、5、3、1[6]，对应的评价集为{适宜，较适宜，一般适宜，较不适宜和不适宜}，得出每个评价指标的评价分值．根据注入CO2安全性为主要标尺，对评价指标进行分析性确定权重值．最后再应用加权平均法计算出CO2地质储存适宜性以及CO2-EOR适宜性综合评分值[7]．

加权平均计算法

式中P为评价单元的综合评分值；n为评价因子的总数；Pi为第i个评价指标的给定指数；Ai为第i个评价指标的权重．

3 准东地区地质封存与CO2-EOR潜力评估结果

3.1 准东地区CO2-EOR技术适宜性评价

经过前面论述，将各种影响CO2-EOR技术因素综合得到准东地区CO2-EOR技术适宜性评价参数表；根据《全国二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价》结合评价参数及权重值用评价公式对准东主力油田进行适宜性评价计算[8]，详见表2．

表2 准东地区CO2-EOR技术地质封存驱油适宜性评价表

通过式(1)计算结果表明，准东主力油田从CO2-EOR油藏指标、气源及环境指标方面综合评价值分别为：A油田4.875、B油田5.458、C油田5.725、D油田4.458、E油田6.3．说明准东的主力油田中，A油田因为其油藏裂缝复杂发育，CO2封存有泄露风险不适合封存；D油田因其油藏断裂情况不宜实施CO2-EOR技术．B油田、C油田以及E油田相对适宜，且E油田评估分数最高，实施效果最好．

3.2 准东地区CO2-EOR技术封存理论储量结果

3.2.1 理论封存储量计算方法

CO2地质封存的封存总量是评价油藏封存潜力的主要指标．CO2在油藏中主要是通过构造地层储存．对于构造圈闭的储存结构，储量计算主要是根据储层的孔隙度、渗透率、空间延展和CO2的密度，极端孔隙中可容纳的超临界CO2．以此来评价二氧化碳在这两种空间中的地质储存潜力．

目前，二氧化碳在油藏中理论存量的计算方法主要是以物质平衡方程为基础而建立起来的，是其假设油气采出所让出的空间全部可用于CO2的存储[9]．

美国是开展利用二氧化碳地质封存驱油技术最多的国家，技术已经非常成熟．Jerry Shaw等人提出二氧化碳在油藏中的存储量用两个方程计算[9,10]．

在二氧化碳突破之前

在二氧化碳突破之后

式中MCO2to为二氧化碳在封存油藏中的封存量；ρCO2r为二氧化碳在封存油藏条件下的密度；N为封存油藏原油储量；B0为封存油藏原油体积系数；ERBT为原有的石油采收率；ERHCP V为注入某一烃类孔隙体积（HCPV）二氧化碳时原有的采收率．

3.2.2 理论封存储量结果

采用上述公式对准东地区与E油田的CO2封存潜力进行了估算，准东地区理论可实现CO2地质封存1 076.82×104t，E油田理论地质封存技术可实现CO2地质封存490.6×104t．

4 结论

（1）本文首次系统地建立准东地区CO2-EOR适宜性评价体系，使其能够充分利用油藏数据、气源指标、交通状况等指标开展适应性评价，评价精度进一步提高．

（2）准东地区利用CO2地质封存技术潜力巨大，期望理论CO2封存量可达1 076.82×104t，其中，E油田期望理论CO2封存量可达490.6×104t．

（3）准东的主力油田中，A油田因为其油藏裂缝复杂发育，CO2封存有泄露风险不适合封存，评分为4.875；D油田因其油藏断裂情况不宜实施CO2-EOR技术，评分为4.458．B油田、C油田以及E油田相对适宜，且E油田评估分数最高，实施效果最好，评分为6.3．