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武汉岩土所开发出二氧化碳驱水场地隐伏断层演化评估新模型
2017-12-27    打印 关闭

  针对传统二氧化碳地质封存(CCS)工程的一系列问题(成本高、封存量受限、储层压力管理困难等)和中国煤炭资源丰富地区因开展煤化工所面临的水资源短缺的矛盾,中国科学院武汉岩土力学研究所李琦研究员率领的科研团队提出了二氧化碳驱替采水(CO2-EWR)的二氧化碳利用技术路线和评价模型。该技术路线被写入了2015中美元首关于气候变化的联合声明和第三次气候变化国家评估报告的特别报告中,报告对CO2-EWR的技术和经济可行性进行了充分论证,但尚缺乏关于场地稳定性的研究。在CO2-EWR工程中,由于同时存在流体注入和采出两个过程,势必会使得储层应力扰动更为复杂。隐伏断层的大量存在会极大影响工程效果,因此十分有必要开展隐伏断层影响下场地稳定性的系统研究。 

  该团队对CO2-EWR某工程中的隐伏断层演化特征进行了系统地模型分析和数值模拟研究,提出了二氧化碳地质封存与利用场地隐伏断层稳定性评价方法,开发出了二氧化碳地质封存与利用场地隐伏断层安全调控技术。研究发现:断层的横向导通性对CO2-EWR的工程效果存在至关重要的作用:当断层横向导通性好(断层核不太发育)时,流体的同时注采会给断层的稳定性控制带来十分有利的影响,甚至可以通过合理地调整注采比使断层处于几乎不滑移的状态(图1),同时最优注采比还会受到注采井到断层距离等的影响;断层封闭时,由于其两侧没有水力联系,流体的同时注采可能会对断层的稳定性造成非常不利的影响,此时调整注采比不再能够有效地提高断层的稳定性,相反,可能会加剧断层滑移(图2)。建议工程实施过程中必须结合隐伏断层的影响对CO2-EWR的稳定性做充分评估,并根据断层的发育程度对施工工艺做出安全合理的设计。 

  以上研究成果均发表在《Journal of Petroleum Science and Engineering》和《Environmental Earth Sciences》上,本研究得到国家自然科学基金项目(41274111)及中澳二氧化碳地质封存(CAGS)项目的资助。 

  论文链接:T1T2 

  1断层横向导通时不同注采比下的断层滑移值 

  2断层横向封闭时不同注采比下的断层滑移值 

 
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