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【双碳】NETL开发CO2-SCREEN软件评估地质碳封存能力

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CO2-SCREEN软件(Storage prospeCtive Resource Estimation Excel aNalysis)是由美国能源部国家能源技术实验室(US-DOE-NETL)开发的软件工具,通过模拟含盐地层以寻找潜在的CO2封存资源,可为各种地质构造提供准确可靠的CO2封存能力估算,能用于估算未来的CO2封存地点,以提升CCS项目规划能力,降低CCS项目执行风险。

编译 | 无忧

准确预测含盐地层的CO2封存潜力对于能源政策的制定与执行非常重要,虽然CO2-SCREEN软件在处理数据插值时比较简单,但它提供了一种预测CO2封存潜力的新方法,还可与其他数据集一起使用,是一个简单实用的工具,鼓励将该软件应用于含盐地层,并进一步探索扩展软件功能,以评估页岩或枯竭油气藏等地层的CO2封存潜力。

01. 软件介绍

CO2-SCREEN主要有两个组件:一个为用于输入和输出的 Excel 电子表格计算组件,另一个为用于运行蒙特卡罗法模拟二氧化碳封存潜力的GoldSimPlayer模型。该软件计算封存潜力的机理为美国能源部提供的统一方法和方程,用户在使用时需要输入各种数据,包括地质参数(即厚度、孔隙度)以及效率因子范围(即净总厚度),来计算海量的封存预测值。

CO2-SCREEN软件为开源设计,公众可免费下载,支持有限或详细的数据集,下载地址为:https://edx.netl.doe.gov/dataset/co2-screen

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CO2-SCREEN软件下载的页面截图

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CO2-SCREEN软件启动页面


02. CO2地质封存潜力的预测方法

 1  方程

体积方程:

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其中:

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注:上标d和s表示变量是按确定性d处理还是按随机性s处理

 2  术语

基本数据定义:

术语
符号
单位
定义
CO2封存资源
G
Mt
CO2封存资源的质量估算
区域
A
km2
正在评估的 CO2封存地层的区域
厚度
H
m
评估CO2封存的地层厚度
孔隙率
ϕ
%
单位体积岩石的空隙空间体积
压力
MPa
地层压力
温度
°C
地层温度

效率因子定义:

术语
符号
定义
盐水效率
Esaline
CO2封存效率因子,反映由 CO2填充的总孔体积的一部分
净面积
EA
可用于 CO2封存的总面积(地图视图)的一部分
净总厚度
Eh 
可用于CO2封存的总厚度分数
有效孔隙率
Eφ
可封存CO2的总孔隙空间的分数
体积位移
EV
由于CO2和地层水之间的密度差异,注入井周围可直接接触CO2的体积分数和接触CO2的净厚度分数的总和
微观位移
Ed
由于固定的原位流体而无法使用的孔隙空间分数

 


03. Oriskany砂岩在CO2-SCREEN软件的应用实例

此处使用来自宾夕法尼亚州Oriskany砂岩部分的测井数据演示CO2-SCREEN的应用。Oriskany砂岩被分为20km x 20km的网格单元,其中151个单元包含测井数据。CO2-SCREEN使用岩性和沉积环境信息来确定效率因子范围,并根据每个网格单元的测井数据计算预期的CO2的存储资源。

以下为该砂岩在CO2-SCREEN软件的应用实例图:

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宾夕法尼亚州年代地层图

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CO2-SCREEN含盐地信息输入表

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根据浅陆架沉积环境和碎屑岩岩性自动输入的封存效率因子范围

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CO2-SCREEN中的网格单元的特定效率因子部分

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CO2-SCREEN的物理参数部分

以上多行网格单元输入的为代表Oriskany砂岩的地层数据,该地层数据被划分为151个网格,此图为其中的12个网格单元的物理参数。

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宾夕法尼亚州 20 × 20km Oriskany砂岩地层被划分为415个网格单元

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CO2-SCREEN中该含盐地层显示的预测CO2封存资源输出结果

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CO2-SCREEN软件中P50CO2的网格化结果

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CO2-SCREEN网格单元的平均孔隙度、厚度、井底温度和压力数据

通过计算表明,宾夕法尼亚州Oriskany砂岩CO2封存资源估计范围为0.07至1.28Gt,P50值为0.32Gt,与之前的预测研究结果一致。

 

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