技术领域
[0001] 本发明涉及二氧化碳封存技术领域，尤其涉及一种二氧化碳封存有利区筛选方法。
相关背景技术
[0002] 二氧化碳的捕集与封存主要指将工业废气或大气中的二氧化碳进行捕集、提纯、压缩、输运并最终进行地质封存的过程。该技术对二氧化碳的封存规模大、时间长，对于降低大气中二氧化碳总含量可以形成直接而明显的效果，是未来解决全球气候问题的最具发展前景的技术方案之一。
[0003] 海域天然气水合物系统液态二氧化碳封存技术是一种新型的海底封存技术。该技术通过将二氧化碳注入海底天然气水合物系统地层中，利用天然气水合物系统将二氧化碳以液态的形式稳定的封存于海底地层。相比于其它二氧化碳封存技术，利用海域天然气水合物系统封存液态二氧化碳具有储气密度大、存储条件温和、封存方法简单、封存长期稳定等诸多特点。不同于其他地质封存方式，在特定的温度、压力下，CO2以液态封存在海域天然气水合物系统的评价方法处于探索阶段，对封存有利区的筛选方法也有很多关键问题还未明确。
具体实施方式
[0026] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0027] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0028] 实施例一
[0029] 图1为本发明实施例一提供了一种二氧化碳封存有利区筛选方法的流程图，本实施例可适用于在对二氧化碳进行封存时，无法确定海域中储层能够实现对二氧化碳的安全并且大量的封存情况，该方法可以由二氧化碳封存有利区筛选装置来执行，该二氧化碳封存有利区筛选装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该二氧化碳封存有利区筛选装置可配置于具有数据处理能力的电子设备中。如图1所示，该方法包括：
[0030] S110、针对从检测区域中获取的候选二氧化碳封存区域，基于候选二氧化碳封存区域中储层的水合物饱和度以及游离气饱和度，对候选二氧化碳封存区域中储层进行筛选，确定第一二氧化碳封存储层。
[0031] 对于候选二氧化碳封存区域的选取，可以从检测区域内选取出区域构造稳定、无明显活动断层发、地层热流稳定、有砂质沉积储层发育且对应的甲烷水合物稳定域底部并且发育有背斜构造圈闭的区域，作为候选二氧化碳封存区域。
[0032] 针对选取出的候选二氧化碳封存区域，可以对其开展储层沉积环境、岩性特征、矿物组分、孔隙结构、埋藏深度、温压特征以及非均质程度研究等，确定该区域的孔隙度以及渗透率，并基于孔隙度以及渗透率，确定该区域内水合物的饱和度以及游离气的饱和度。
[0033] 其中，水合物是一种含有一定数量水分子的物质。游离气可以是指储存在煤层孔隙或裂缝中能自由运移的气体。
[0034] 由于需要对二氧化碳进行封存，因此需要考虑候选二氧化碳封存区域中储层的水合物饱和度以及游离气饱和度，确定出该候选二氧化碳封存区域能否具有足够的空间进行二氧化碳封存，因此可以通过候选二氧化碳封存区域中储层的水合物饱和度以及游离气饱和度，对候选二氧化碳封存区域中储层进行筛选，确定出具有一定空间来封存二氧化碳的第一二氧化碳封存储层。
[0035] 可选的，基于候选二氧化碳封存区域中储层的水合物饱和度以及游离气饱和度，对候选二氧化碳封存区域中储层进行筛选，确定第一二氧化碳封存储层，包括：
[0036] 若候选二氧化碳封存区域中储层的水合物饱和度大于预设水合物饱和度，并且游离气饱和度大于预设游离气饱和度，则将该候选二氧化碳封存区域中储层作为第一二氧化碳封存储层。
[0037] 在对候选二氧化碳封存区域中储层进行筛选，确定第一二氧化碳封存储层时，分别以预设水合物饱和度以及预设游离气饱和度对候选二氧化碳封存区域中储层进行筛选，确定出水合物饱和度大于预设水合物饱和度，并且游离气饱和度大于预设游离气饱和度的候选二氧化碳封存区域中储层，作为第一二氧化碳封存储层。
[0038] S120、确定第一二氧化碳封存储层的最大二氧化碳液柱高度，并基于最大二氧化碳液柱高度对第一二氧化碳封存储层进行筛选，得到第二二氧化碳封存储层。
[0039] 由于需要对二氧化碳进行封存，但需要判断第一二氧化碳封存储层的最大二氧化碳液柱高度，从而判断出第一二氧化碳封存储层在封存二氧化碳后的安全性，从而筛选出能够在封存二氧化碳后足够安全的第二二氧化碳封存储层。
[0040] 因此，需要对第一二氧化碳封存储层进行开展盖层排替压力测试，明确盖层毛细管渗漏风险，通过盖层水力破裂风险性定量评价，计算最大二氧化碳液柱高度。
[0041] 在一种可选方案中，确定第一二氧化碳封存储层的最大二氧化碳液柱高度，可包括步骤B1‑B3：
[0042] 步骤B1、确定第一二氧化碳封存储层的静水压力以及静岩压力。
[0043] 步骤B2、基于黄氏模型，对静岩压力进行处理，得到第一二氧化碳封存储层的水平最小主应力。
[0044] 步骤B3、根据第一二氧化碳封存储层的静水压力以及水平最小主应力，确定第一二氧化碳封存储层的最大二氧化碳液柱高度。
[0045] 对于静水压力的计算，可以通过下式进行计算：
[0046] Pw＝ρwgh
[0047] 式中，ρw为海水密度，取1.025g/cm3；g为重力加速度，取9.8kg/m3；h为深度基准，Pw为静水压力。
[0048] 对于静岩压力的计算，可以通过下式进行计算：
[0049]
[0050] 式中，hw为海水深度；ρ(h)为密度随深度变化关系式；σv为静岩压力。
[0051] 基于黄氏模型，对静岩压力进行处理，确定水平最小主应力，可以通过下式进行计算：
[0052]
[0053] μ为泊松比；β为构造应力系数；α为有效应力系数，取1；σh为水平最小主应力。
[0054] 可选的，确定第一二氧化碳封存储层的最大二氧化碳液柱高度，包括：
[0055] 根据下式确定最大二氧化碳液柱高度：
[0056]
[0057] 式中，ρg为气体密度；σh为水平最小主应力；ρw为海水密度；g为重力加速度；Pw为静水压力。
[0058] S130、基于第二二氧化碳封存储层中水合物分布以及游离气分布，对第二二氧化碳封存储层进行三维地质建模，得到二氧化碳封存储层模型，二氧化碳封存储层模型包括三维孔隙度、渗透率以及水合物饱和度。
[0059] 在判断第二二氧化碳封存储层能否封存二氧化碳的具体量，需要先确定第二二氧化碳封存储层中水合物分布以及游离气分布，实现对第二二氧化碳封存储层的精细刻画，并在此基础上，借鉴第二二氧化碳封存储层的沉积相进行建模，生成该第二二氧化碳封存储层对应的二氧化碳封存储层模型。
[0060] 可选的，第二二氧化碳封存储层中水合物分布的确定过程，包括：
[0061] 对第二二氧化碳封存储层进行叠后波阻抗反演，确定第二二氧化碳封存储层中水合物分布。
[0062] 波阻抗反演可以是从地震剖面上消除子波影响,留下反射系数,再由反射系数计算出能反映地层物性变化的物理参数波阻抗。
[0063] 可选的，第二二氧化碳封存储层中游离气分布的确定过程，包括：
[0064] 对第二二氧化碳封存储层进行叠前弹性参数反演，确定第二二氧化碳封存储层中游离气分布。
[0065] S140、基于二氧化碳封存储层模型，对二氧化碳封存储层模型进行二氧化碳封存量评估，得到评估结果，并基于评估结果，对二氧化碳封存储层模型对应的第二二氧化碳封存储层进行筛选，得到二氧化碳封存有利区。
[0066] 由于需要对二氧化碳进行封存，因此对于储层能够封存二氧化碳的封存量具有一定的要求，因此需要借助二氧化碳封存储层模型，对二氧化碳封存储层模型进行二氧化碳封存量评估，并基于评估结果，对二氧化碳封存储层模型对应的第二二氧化碳封存储层进行筛选，确定出二氧化碳封存量达到一定要求的二氧化碳封存有利区。
[0067] 在一种可选方案中，基于二氧化碳封存储层模型，对二氧化碳封存储层模型进行二氧化碳封存量评估，得到评估结果，可包括步骤C1‑C2：
[0068] 步骤C1、确定二氧化碳封存储层模型的面积以及厚度。
[0069] 步骤C2、将二氧化碳封存储层模型的面积、厚度、孔隙度、饱和度以及产气因子进行相乘，得到二氧化碳封存储层模型的评估结果。
[0070] 在计算二氧化碳封存储层模型进行二氧化碳封存量评估时，借鉴天然气水合物资源量体积法计算方法进行二氧化碳封存量评估。
[0071] 计算公式为：评估结果＝面积×厚度×孔隙度×饱和度×产气因子
[0072] 面积为二氧化碳封存储层模型的平面面积；厚度为二氧化碳封存储层模型的垂直厚度；孔隙度为二氧化碳封存储层模型的三维孔隙度；饱和度为二氧化碳封存储层模型的水合物饱和度；产气因子为1单位体积的液态二氧化碳可以转化气体二氧化碳的单位体积数量。
[0073] 在一种可选方案中，基于评估结果，对二氧化碳封存储层模型对应的第二二氧化碳封存储层进行筛选，得到二氧化碳封存有利区，可包括步骤D1‑D2：
[0074] 步骤D1、将二氧化碳封存储层模型的评估结果与预设评估结果进行比较，筛选出二氧化碳封存有利区模型，二氧化碳封存有利区模型的评估结果大于预设评估结果。
[0075] 步骤D2、将二氧化碳封存有利区模型对应的第二二氧化碳封存储层作为二氧化碳封存有利区。
[0076] 由于需要对二氧化碳进行封存，因此需要借助构建的二氧化碳封存储层模型判断第二二氧化碳封存储层能够封存的二氧化碳量，作为该二氧化碳封存储层模型的评估结果。
[0077] 因此需要将二氧化碳封存储层模型的评估结果与预设评估结果进行比较，筛选出评估结果大于预设评估结果的二氧化碳封存储层模型，并将评估结果大于预设评估结果的二氧化碳封存储层模型作为二氧化碳封存有利区模型，最终将二氧化碳封存有利区模型对应的第二二氧化碳封存储层作为二氧化碳封存有利区。
[0078] 根据本发明实施例的技术方案，通过针对从检测区域中获取的候选二氧化碳封存区域，基于候选二氧化碳封存区域中储层的水合物饱和度以及游离气饱和度，对候选二氧化碳封存区域中储层进行筛选，确定第一二氧化碳封存储层；确定第一二氧化碳封存储层的最大二氧化碳液柱高度，并基于最大二氧化碳液柱高度对第一二氧化碳封存储层进行筛选，得到第二二氧化碳封存储层；基于第二二氧化碳封存储层中水合物分布以及游离气分布，对第二二氧化碳封存储层进行三维地质建模，得到二氧化碳封存储层模型，二氧化碳封存储层模型包括三维孔隙度、渗透率以及水合物饱和度；基于二氧化碳封存储层模型，对二氧化碳封存储层模型进行二氧化碳封存量评估，得到评估结果，并基于评估结果，对二氧化碳封存储层模型对应的第二二氧化碳封存储层进行筛选，得到二氧化碳封存有利区，使得在确定二氧化碳封存的储层时，先通过饱和度筛选，确定出储层中仍有较大空间能够存储二氧化碳的储层，再通过最大二氧化碳液柱高度，对初次筛选后的储层进行安全性评估，确定出封存二氧化碳后仍较为安全的储层，并最终通过建模以及二氧化碳封存量评估，使得最终确定的二氧化碳封存有利区能够在保证安全性的基础上，封存尽可能多的二氧化碳，从而为天然气水合物系统的碳封存提供了较为系统的选址建议。
[0079] 实施例二
[0080] 图2为本发明实施例二提供的一种二氧化碳封存有利区筛选装置的结构示意图，本实施例可适用于在对二氧化碳进行封存时，无法确定海域中储层能够实现对二氧化碳的安全并且大量的封存的情形。该二氧化碳封存有利区筛选装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该二氧化碳封存有利区筛选装置可配置于具有数据处理能力的电子设备中。如图2所示，本实施例的二氧化碳封存有利区筛选装置，可包括：第一储层筛选模块210、第二储层筛选模块220、地质建模模块230以及目标储层确定模块240。
[0081] 其中：
[0082] 第一储层筛选模块210，用于针对从检测区域中获取的候选二氧化碳封存区域，基于候选二氧化碳封存区域中储层的水合物饱和度以及游离气饱和度，对候选二氧化碳封存区域中储层进行筛选，确定第一二氧化碳封存储层；
[0083] 第二储层筛选模块220，用于确定第一二氧化碳封存储层的最大二氧化碳液柱高度，并基于最大二氧化碳液柱高度对第一二氧化碳封存储层进行筛选，得到第二二氧化碳封存储层；
[0084] 地质建模模块230，用于基于第二二氧化碳封存储层中水合物分布以及游离气分布，对第二二氧化碳封存储层进行三维地质建模，得到二氧化碳封存储层模型，二氧化碳封存储层模型包括三维孔隙度、渗透率以及水合物饱和度；
[0085] 目标储层确定模块240，用于基于二氧化碳封存储层模型，对二氧化碳封存储层模型进行二氧化碳封存量评估，得到评估结果，并基于评估结果，对二氧化碳封存储层模型对应的第二二氧化碳封存储层进行筛选，得到二氧化碳封存有利区。
[0086] 在上述实施例的基础上，可选的，该装置还包括水合物分布确定模块，用于：
[0087] 对第二二氧化碳封存储层进行叠后波阻抗反演，确定第二二氧化碳封存储层中水合物分布；
[0088] 第二二氧化碳封存储层中游离气分布的确定过程，包括：
[0089] 对第二二氧化碳封存储层进行叠前弹性参数反演，确定第二二氧化碳封存储层中游离气分布。
[0090] 在上述实施例的基础上，可选的，该装置还包括液柱高度确定模块，包括：
[0091] 压力确定单元，用于确定第一二氧化碳封存储层的静水压力以及静岩压力；
[0092] 应力确定单元，用于基于黄氏模型，对静岩压力进行处理，得到第一二氧化碳封存储层的水平最小主应力；
[0093] 液柱高度计算单元，用于根据第一二氧化碳封存储层的静水压力以及水平最小主应力，确定第一二氧化碳封存储层的最大二氧化碳液柱高度。
[0094] 在上述实施例的基础上，可选的，液柱高度计算单元，具体用于：
[0095] 根据下式确定最大二氧化碳液柱高度：
[0096]
[0097] 式中，ρg为气体密度；σh为水平最小主应力；ρw为海水密度；g为重力加速度；Pw为静水压力。
[0098] 在上述实施例的基础上，可选的，第一储层筛选模块210，具体用于：
[0099] 若候选二氧化碳封存区域中储层的水合物饱和度大于预设水合物饱和度，并且游离气饱和度大于预设游离气饱和度，则将该候选二氧化碳封存区域中储层作为第一二氧化碳封存储层。
[0100] 在上述实施例的基础上，可选的，目标储层确定模块240，具体用于：
[0101] 将二氧化碳封存储层模型的评估结果与预设评估结果进行比较，筛选出二氧化碳封存有利区模型，二氧化碳封存有利区模型的评估结果大于预设评估结果；
[0102] 将二氧化碳封存有利区模型对应的第二二氧化碳封存储层作为二氧化碳封存有利区。
[0103] 在上述实施例的基础上，可选的，目标储层确定模块240，具体用于：
[0104] 确定二氧化碳封存储层模型的面积以及厚度；
[0105] 将二氧化碳封存储层模型的面积、厚度、孔隙度、饱和度以及产气因子进行相乘，得到二氧化碳封存储层模型的评估结果。
[0106] 本发明实施例所提供的二氧化碳封存有利区筛选装置可执行本发明任意实施例所提供的一种二氧化碳封存有利区筛选方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0107] 实施例三
[0108] 图3示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
[0109] 如图3所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
[0110] 电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
[0111] 处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如一种二氧化碳封存有利区筛选方法。
[0112] 在一些实施例中，一种二氧化碳封存有利区筛选方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的一种二氧化碳封存有利区筛选方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行一种二氧化碳封存有利区筛选方法。
[0113] 本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
[0114] 用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
[0115] 在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD‑ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0116] 为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
[0117] 可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
[0118] 计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端‑服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
[0119] 应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0120] 上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
