一种二氧化碳地质封存方法

本发明涉及二氧化碳封存和环境安全监测及预警，具体地涉及一种二氧化碳地质封存方法。

背景技术：

1、碳捕集、封存及再利用技术ccus（carbon capture，utilization and storage）作为一种大规模的温室气体减排技术，被认为是一项能够直接实现减碳的有效技术手段，对减少二氧化碳排放、保障能源资源安全，构建生态文明和实现可持续发展提供重要保障。地质储存是处置被捕获二氧化碳以实现永久减排的主要途径之一。 目前可用于二氧化碳地质储存场所主要有沉积盆地内的深部咸水含水层、枯竭中或废弃的油气田、废弃的煤层、采空区等。其中深部咸水层具有分布范围广、厚度大、顶底板隔水性良好、盖层稳定等特点，是未来规模化二氧化碳地质储存的主力空间，潜力巨大。二氧化碳在地下储存过程中可能会通过断层、裂缝或盖层泄漏到地表或地下水中，造成环境污染和生态破坏，需要对二氧化碳泄漏进行监测。然而，目前二氧化碳地质封存方法对于二氧化碳泄漏的监测效果不佳，无法及时发现泄漏风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种二氧化碳地质封存方法，能够将二氧化碳注入枯竭的油气田或深部咸水层等地质体中，实现二氧化碳的封存，同时还提高了二氧化碳泄漏监测效果，以及时及时发现及判断泄漏风险。

2、本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

3、一种二氧化碳地质封存方法，包括：

4、选址：选择二氧化碳封存地点，选择深度大于800m地层，确定二氧化碳地质储存区域；

5、钻探与建井：在选定地点进行钻探，建立注入井和监测井，注入井用于将二氧化碳注入地下，监测井则用于实时监测封存过程中的各项参数；

6、二氧化碳捕集与压缩：捕集二氧化碳，并对二氧化碳进行压缩；

7、二氧化碳注入：将压缩后的二氧化碳通过注入井注入到地下的储集层中；

8、封存监测：对封存过程进行实时监测，通过分析监测数据，评估封存效果，及时发现并处理潜在的泄漏风险，包括：

9、监测系统部署：在选定的监测点部署相应的监测设备；

10、数据采集与传输：采集监测数据，使用数据传输技术，将数据实时传输到中央处理系统；

11、数据分析与处理：将获取的监测数据按照类型及时间点顺序形成各类数据的时序曲线，遍历各类数据的时序曲线数据进行关联性分析，得到关联性数值；根据每个时间点的相邻两个数据之间的数据差，估计时序曲线变化趋势；基于关联性数值、时序曲线变化趋势对二氧化碳地质封存过程进行评估，量化评估数据，得到数据分析结果；

12、泄漏风险评估与预警：基于数据分析结果，评估co2封存的安全性和泄漏风险，如果检测到潜在的泄漏风险，立即发出预警，并采取相应的应急措施。

13、进一步的，所述监测设备包括地震检波器、土壤气体监测设备、大气监测设备、各类传感器等，用于监测地震活动、温度、压力、流量、气体浓度等各类监测数据。

14、进一步的，每个时间点的相邻两个数据之间的数据差，估计时序曲线变化趋势：

15、；

16、其中， w ij为第j类数据的第i个数据时间点的变化趋势差值， j ij表示第j类数据的第i个数据时间点的检测数据， j i-1 j表示第j类数据的第i-1个数据时间点的检测数据， j i+1 j表示第j类数据的第i+1个数据时间点的检测数据。

17、进一步的，基于关联性数值、时序曲线变化趋势对二氧化碳地质封存过程进行评估：

18、；

19、其中，p为评估值，r为关联性数值，m为数据时间点个数， l为数据类型个数，dij为第j类数据的第i个数据时间点的权重， w ij为第j类数据的第i个数据时间点的变化趋势差值。

20、进一步的，基于数据分析结果，评估co2封存的安全性和泄漏风险，具体过程为：

21、判断评估值p所属区间：[p1,p2)、[p2,p3)、[p3,p4)；若p小于p1或落入区间[p1,p2)内，则判定为安全，无泄漏风险；若p落入区间[p2,p3)内，则判定为ⅰ级泄漏风险；若p落入区间[p3,p4)内，则判定为ⅱ级泄漏风险；若p大于p4，则判定为ⅲ级以上泄漏风险，如果检测到潜在的泄漏风险，立即发出预警，并针对风险级别采取相应的应急措施。

22、进一步的，所述二氧化碳地质封存方法，还包括二氧化碳地质储存潜力评价，所述二氧化碳地质储存潜力评价包括建立二氧化碳地质储存监测技术方法体系、建立二氧化碳地质储存适宜性评价体系、建立二氧化碳地质储存潜力评价体系。

23、进一步的，建立二氧化碳地质储存监测技术方法体系：①二氧化碳注入速率、注入压力和地层压力监测；②井孔完整性监测；③储层地球化学监测；④深部二氧化碳运移的监测；⑤浅部含水层监测；⑥包气带和地表监测；

24、进一步的，建立二氧化碳地质储存适宜性评价体系：

25、评价指标选取：盖层、储存结构、地表特征、水文地质特征等；

26、评价指标权重确定：采用1～9标度法使判断定量化，根据评比给出权值，然后根据分层结构和上下层间的指标隶属关系，构建判断矩阵：

27、；

28、其中，r为判断矩阵，满足bij=1/bji；bij为对指标而言，bi对bj的相对重要程度，i,j=1,2,...,n；

29、计算指标权重：采用和积法计算各层指标对系统目标的合成权重，进行总排序，以确定最底分层要素的重要程度；所述和积法采用 n 个列向量的算术平均值作为权重向量：

30、；

31、其中，i,j,k=1,2,...,n，表示第j列各元素之和；

32、图形空间处理：利用gis的空间分析功能对空间数据进行处理，形成单个评价指标的适宜性评价图，然后采用空间叠合分析和缓冲区分析，将两个地理对象的图层进行叠合；

33、地质储存适宜性评价分区：在评价指标权重确定和图形空间处理基础上，对各指标进行判别、提取，再以综合指数法进行信息的空间叠加得出适宜性评价结果，最后按照分级标准进行二氧化碳地质储存适宜性评价分区：

34、；

35、其中， x为综合指数； x i为指标性状取值； a i为指标权重； s为评价指标个数。

36、进一步的，建立二氧化碳地质储存潜力评价体系：

37、二氧化碳储存潜力评价公式表示为：

38、；

39、其中，为储存二氧化碳的质量；e为二氧化碳储存效率；为二氧化碳的密度；aav为储层平均面积；hav为储层平均厚度；为储层平均孔隙度；swirr为储层残余水饱和度。

40、本发明的技术效果：

41、与现有技术相比，本发明的一种二氧化碳地质封存方法，能够实现二氧化碳的安全高效封存，可以增强能源供应的稳定性和安全性。通过有效的数据分析与处理，提高了二氧化碳泄漏监测效果，能够提供高精度的监测结果，有助于精确评估泄漏风险。二氧化碳地质储存潜力评价不仅具有较高的普及性，还能够提高储存潜力评价精度，能够满足多种类型的储存潜力评价的需求。