任曰
稳定的区域性盖层是实现CO2地质储存的有力保障。CO2超临界状态地质储存要求区域性盖层埋深在800m之下,空间分布连续、厚度相对较大,完整,岩层不渗透,无贯穿性脆性断裂发育,密闭性好(IPCC,2005)。此外,要求盖层岩石力学性质坚固。因此对盖层封闭能力评价时,既要考虑盖层的宏观发育特征,又要考虑其微观封闭能力(刁玉杰等,2011)。由于钻探成本较高,盖层封闭能力调查评价过程中资料搜集、综合地质调查与研究成果的应用与共享尤为重要,必要时采用地球物理手段。同时,结合工程场地选址地球物理勘探、钻探、样品采集与测试,进行盖层封盖能力的补充调查工作。(一)区域性盖层1.岩性特征从盖层的几种封闭机制可以看出,只要某套岩层中流体的排替压力大于注入下伏储层中超临界状态CO2的压力均可作为盖层。泥质含量对盖层封闭性影响较大,其含量增加会降低岩层的孔隙度和渗透率,降低岩层的优势孔隙半径大小而增加排替压力,从而增强封闭能力。2.厚度和分布连续性据Hubbert(1953)研究,几英寸厚的泥岩就可以封盖住几百米高的油柱,也就是说盖层厚度对封堵油气来说要求较低。但盖层较薄时,往往分布不稳定,对大规模CO2地质储存不利。因此,从CO2地质储存角度看,盖层越厚越有利。厚度大也不易被小断层错断,不易形成连通的微裂缝。此外,厚度大的泥岩,其中的流体不易排出,从而形成异常压力,导致封闭能力的增加。Grunau(1987)认为,当蒸发岩厚度大于20~30m,页岩厚度大于50m可以明显提高盖层的封闭能力,可以说当盖层排替压力不够时,加大厚度可以弥补这一不足(庞雄奇等,1998)。3.塑性及沉积成岩阶段不同的岩石具有不同的塑性。在通常的地质条件下,常见盖层岩可塑性排列顺序是盐岩、硬石膏、富含干酪根页岩、黏土质页岩、粉砂质页岩、碳酸盐质泥岩以及燧石。泥质岩处于不同的成岩阶段,具有不同的封闭能力(庞雄奇等,1998;周延军,2011)。4.断裂发育特征贯穿盖层的断层能够破坏盖层的完整性,张性断层可能成为CO2逃逸通道,从而引起CO2泄漏(张森琦等,2010)。泥岩中具有的超压或微裂缝对其封闭能力影响很大,若泥岩中开启裂缝发育,且密度又大,则其封闭能力就低;若泥岩中发育的是紧闭的裂缝,且密度又小,则其封闭能力较强。因此,在盖层评价中必须重视欠压实和微裂缝的研究,以便对盖层的封闭能力作出正确的评价。5.盖层封闭指数为了直观地反映盖层的封闭能力,油气地质学将油气流体在一定的外力条件下单位时间内通过单位面积盖层量的倒数定义为该盖层的封闭指数,用符号CR 表示。对于油和气的流量倒数分别用CRI0和CRIg表示,称为盖层封油指数和封气指数(庞雄奇等,1998),因此,CO2地质储存可以将盖层的封CO2指数定义为 来反O映盖2层的CO2封闭性,可通过实验室测试获得。(二)缓冲盖层CO2一旦突破区域性主力盖层,需要之上的“缓冲盖层”提供一定的封闭能力,从而减少或阻止CO2的逃逸,提高CO2地质储存的安全性。官方服务官方网站