一种CO2地质封存方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开一种CO2地质封存方法及其系统，包括以下步骤：根据地质环境，确定CO2储层以及盖层；开挖CO2注入井以及咸水采出井，所述CO2注入井和所述咸水采出井均连通所述CO2储层；通过所述CO2注入井向所述CO2储层内注入CO2，同时，通过所述咸水采出井采出所述CO2储层内的咸水，降低所述CO2储层的压力，并提高所述CO2储层的孔隙可用空间；将CO2封存在所述CO2储层内；本发明专利技术在开挖CO2注入井的同时开挖咸水采出井，通过CO2注入井向CO2储层内注入CO2，同时，通过咸水采出井采出CO2储层内的咸水，以降低CO2储层的压力，并提高CO2储层的孔隙可用空间，从而能够显著的增大CO2储层的封存系数，进而提高CO2储层的封存总量，即提高CO2储层的封存能力。封存能力。封存能力。

【技术实现步骤摘要】
一种CO2地质封存方法及其系统


[0001]本专利技术涉及二氧化碳封存
，特别是涉及一种CO2地质封存方法及其系统。

技术介绍

[0002]近年来，因二氧化碳(CO2)等温室气体排放导致的全球气候变暖日益显著，造成了极端天气频发、海平面上升等一系列严重后果。因此，温室气体减排已成为当今国际社会热点议题之一。CO2捕集、地质利用与封存(CCUS) 作为一项可有效降低碳排放、实现全球经济低碳发展的新兴技术，受到国际社会的高度关注。中国目前CO2排放量居世界首位，其中约80％来自电厂、水泥厂等集中排放源，而CCUS技术主要针对的就是集中排放源排放的二氧化碳。因此，中国在21世纪将成为CCUS应用的热点地区，CCUS可望为我国产生明显的环境效益和经济效益。CCUS相关研究将为中国实现碳减排目标发挥关键作用。
[0003]CO2地质利用与封存技术是CCUS技术集群中的关键技术之一，而衡量 CO2地质利用与封存技术减排贡献的关键指标是CO2地质封存量。计算CO2地质封存量的最常用方法是美国能源部(DOE)提出的封存系数法。该法采用的计算公式如式(1)所示：
[0004][0005]式中为地层中的CO2封存总量，A为地层覆盖面积，h为地层高度，为地层平均孔隙度，为超临界CO2密度，E为封存系数。美国主要CO2地质封存储层的E值在0.4
‑
5.5％之间。我国CO2地质封存储层的封存能力要低于美国。多数CO2储层渗透系数低，非均质特征明显，导致封存系数值E 显著低于美国(大部分储层的E值低于1％)。
[0006]申请公布号为CN 106904616 A的中国专利公开了一种二氧化碳地质封存结构和封存方法，使用油气开采中的井区设备注入二氧化碳至地下300～500 米，大大降低了封存成本，但是，一方面由于深度并没有达到理想深度，二氧化碳不一定能够达到超临界CO2密度，最终不一定能够提高CO2封存总量，另外，油气开采中的井区并没有改变地层的环境，仍旧存在封存系数较低的问题。
[0007]另外，申请公布号为CN 102425870 A的中国专利公开了一种提高地热回灌率和CO2地质封存一体化方法，申请公布号为CN 103603639 A的中国专利公开了一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，上述两种方案均采用了在利用地热能时，通过注入CO2来保持地热储层恒定的压力，提高卤水和地热资源的开采效率，也就是说，上述两种方案均没有提供如何提高也无法有效提高地层中的CO2封存总量。
[0008]因此，如何大幅提升我国CO2地质封存储层的封存能力是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种CO2地质封存方法及其系统，以解决上述现有技术存在的问题，在开挖CO2注入井的同时开挖咸水采出井，通过CO2注入井向CO2储层内注入CO2，同时，通过咸水采出井采出CO2储层内的咸水，以能够降低CO2储层的压力，并提高CO2储层的孔
隙可用空间，从而能够显著的增大CO2储层的封存系数，进而提高CO2储层的封存总量，即提高CO2储层的封存能力。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0011]本专利技术提供一种CO2地质封存方法，包括以下步骤：
[0012]根据地质环境，确定CO2储层以及盖层；
[0013]开挖CO2注入井以及咸水采出井，所述CO2注入井和所述咸水采出井均连通所述CO2储层；
[0014]通过所述CO2注入井向所述CO2储层内注入CO2，同时，通过所述咸水采出井采出所述CO2储层内的咸水，降低所述CO2储层的压力，并提高所述 CO2储层的孔隙可用空间；
[0015]将CO2封存在所述CO2储层内。
[0016]优选地，所述CO2注入井和所述咸水采出井之间的间距为5
‑
10km。
[0017]优选地，所述CO2注入井的注入压力为所述咸水采出井的采水压力的 1.2～2倍。
[0018]优选地，所述CO2储层的深度大于1km。
[0019]优选地，注入所述CO2储层的CO2以超临界状态存在。
[0020]优选地，所述CO2储层包括多层，通过多层所述CO2储层同时储存CO2。
[0021]优选地，所述CO2储层包括2～6层。
[0022]本专利技术还提供一种CO2地质封存系统，包括分别与CO2储层连通的CO2注入井和咸水采出井，所述CO2储层上方具有盖层，所述CO2注入井内设置有CO2统注系统，所述咸水采出井内设置有咸水统抽系统，通过所述CO2统注系统向所述CO2储层内注入CO2，同时，通过所述咸水统抽系统采出所述 CO2储层内的咸水，降低所述CO2储层的压力，并提高所述CO2储层的孔隙可用空间。
[0023]优选地，所述CO2注入井和所述咸水采出井之间的间距为5
‑
10km。
[0024]优选地，所述CO2储层包括多层，通过多层所述CO2储层同时储存CO2。
[0025]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0026](1)本专利技术在开挖CO2注入井的同时开挖咸水采出井，通过CO2注入井向CO2储层内注入CO2，同时，通过咸水采出井采出CO2储层内的咸水，以降低CO2储层的压力，并提高CO2储层的孔隙可用空间，从而能够显著的增大CO2储层的封存系数，进而提高CO2储层的封存总量，即提高CO2储层的封存能力；
[0027](2)本专利技术CO2储层包括多层，多层CO2储层能够在多层同时注入CO2，按照
技术介绍
中的公式(1)可知，相当于每层的高度值相加以得到地层的总高度，也就相当于在同一地层覆盖面积内增大了地层的高度，从而提高了同一地层覆盖面积内所能封存的CO2总量；
[0028](3)本专利技术CO2储层的深度超过1km，能够确保注入的CO2以超临界状态存在，从而能够保证CO2的封存量；
[0029](4)本专利技术CO2注入井和咸水采出井之间的间距为5
‑
10km，5
‑
10km距离合适，能够避免因为距离过小所导致的CO2注入井注入的CO2可能被吸入咸水采出井而造成CO2泄漏，也能够避免因为距离过大所导致的即使利用咸水采出井进行采水作业，也难以有效降低CO2注入井处的地层压力，难以有效提高CO2的可注性；
[0030](5)本专利技术每个CO2储层对应的CO2注入井和咸水采出井之间的压差为 CO2注入井的注入压力为咸水采出井的采水压力的1.2～2倍，能够使得CO2注入井的注入压力与咸水
采出井的采水压力处在一个适宜的压力差范围，避免压力差过大导致需求提高CO2的注入压力，造成CO2注入能量的浪费，也能避免压力差过小导致CO2注入效率较低，从而能够节约能源还能够提高效率。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CO2地质封存方法，其特征在于，包括以下步骤：根据地质环境，确定CO2储层以及盖层；开挖CO2注入井以及咸水采出井，所述CO2注入井和所述咸水采出井均连通所述CO2储层；通过所述CO2注入井向所述CO2储层内注入CO2，同时，通过所述咸水采出井采出所述CO2储层内的咸水，降低所述CO2储层的压力，并提高所述CO2储层的孔隙可用空间；将CO2封存在所述CO2储层内。2.根据权利要求1所述的CO2地质封存方法，其特征在于：所述CO2注入井和所述咸水采出井之间的间距为5
‑
10km。3.根据权利要求2所述的CO2地质封存方法，其特征在于：所述CO2注入井的注入压力为所述咸水采出井的采水压力的1.2～2倍。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的CO2地质封存方法，其特征在于：所述CO2储层的深度大于1km。5.根据权利要求4所述的CO2地质封存方法，其特征在于：注入所述CO2储层的CO2以超临...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力为，李小春，李琦，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：