二氧化碳地質(zhì)封存Welcometo第五章：封存量計(jì)算

第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算

第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算

油藏中封存深部咸水層中封存氣藏中封存煤層中封存二氧化碳埋存機(jī)理示意圖第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算油氣藏封存：

通過向油氣儲(chǔ)層注入二氧化碳，降低油氣的粘度和界面張力，進(jìn)而推動(dòng)地下油氣向井口運(yùn)移。二氧化碳的注入可以彌補(bǔ)油氣開采導(dǎo)致的儲(chǔ)層壓力下降，替換孔隙中的油氣，在增加油氣采收率的同時(shí)封存二氧化碳。第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算

第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算1）已衰竭油藏的理論埋存量計(jì)算方法

計(jì)算公式：

或式中：第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算1）已衰竭油藏的理論埋存量計(jì)算方法該計(jì)算方法沒有考慮CO2在水和原油中溶解問題，如果考慮到溶解埋存機(jī)理問題，需要改為下式:

式中：第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算

式中：第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算

考慮到注入和采出水問題,上式需要變?yōu)?/p>

第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算

如果進(jìn)一步考慮到溶解埋存機(jī)理問題上式需要改為:

第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算2.有效埋存量計(jì)算方法有效埋存量表示在理論埋存量基礎(chǔ)上考慮了儲(chǔ)層性質(zhì)、儲(chǔ)層封閉性、埋存深度、儲(chǔ)層壓力系統(tǒng)及孔隙體積等因素影響的埋存量，即它受到流體流度、重力分離作用、油藏非均質(zhì)性和地下水體等因素的影響，不能達(dá)到理想狀態(tài)的理論埋存量。第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算1）基于物質(zhì)平衡的有效埋存量計(jì)算方法在理論埋存量計(jì)算方法基礎(chǔ)上,考慮浮力、重力超覆、流度比、非均質(zhì)性、含水飽和度,以及水體強(qiáng)度等因素的影響，有效埋存量可以用下式進(jìn)行計(jì)算:

式中：第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算2）基于類比法的有效埋存量計(jì)算方法該方法需要從實(shí)際油田大量的實(shí)踐中獲得相關(guān)系數(shù)，引入CO2利用系數(shù)來獲得有效埋存量：

式中：第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算2）基于類比法的有效埋存量計(jì)算方法

第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算2）基于類比法的有效埋存量計(jì)算方法

第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算2）基于類比法的有效埋存量計(jì)算方法

第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算

1.理論埋存量計(jì)算方法

第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算1.理論埋存量計(jì)算方法根據(jù)氣體規(guī)律

可以得到

第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算1.理論埋存量計(jì)算方法

第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算1.理論埋存量計(jì)算方法

第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算2.有效埋存量計(jì)算方法

S的大小通常可以取0.75第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算2.有效埋存量計(jì)算方法與油藏一樣，在理論埋存量計(jì)算方法基礎(chǔ)上，考慮浮力、重力超覆流度比、非均質(zhì)性、含水飽和度以及水體強(qiáng)度等因素的影響有效埋存量可以用下式進(jìn)行計(jì)算

第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算咸水層封存：通過工程技術(shù)手段將主要來自于工業(yè)領(lǐng)域大型排放源捕集的二氧化碳注入至適宜咸水層中，以實(shí)現(xiàn)其與大氣長期隔絕的目的。適宜咸水層賦存深度一般在800m以下，礦化度一般介于3-50g/L。第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算

鄂爾多斯盆地二疊儲(chǔ)層實(shí)際地質(zhì)模型第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算（三）二氧化碳在深部鹽水層中埋存潛力計(jì)算方法：1.理論埋存量計(jì)算方法：方法一：

假設(shè)條件：深部鹽水層是密閉的，且埋存空間來源于鹽水層基質(zhì)和孔隙流體的壓縮性，鹽水層的理論埋存量可用下式計(jì)算

--二氧化碳在深部鹽水層中理論埋存量,106t;-----深部鹽水層所在盆地的面積，km2;---深部鹽水層覆蓋系數(shù)，無量綱；-----埋存系數(shù)，0.2×106t/(km2·m)；-----鹽水層厚度，m。通常，ACF取50%SF取0.2×106t/(km2·m)第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算（三）二氧化碳在深部鹽水層中埋存潛力計(jì)算方法：理論埋存量計(jì)算方法：方法二：假設(shè)條件：深部鹽水層內(nèi)所有的孔隙空間都可以埋存CO2。

--二氧化碳在深部鹽水層中理論埋存量,106t;--在地層條件下二氧化碳的密度，kg/m3;----深部鹽水層的面積，km2;----深部鹽水層的平均厚度，m；----深部鹽水層巖石的孔隙度，%。

式中第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算（三）二氧化碳在深部鹽水層中埋存潛力計(jì)算方法：理論埋存量計(jì)算方法：方法三：假設(shè)條件：深鹽水層的1%體積為構(gòu)地層圈閉，且僅僅有2%的構(gòu)造地層圈閉可用作CO2的埋存。具體計(jì)算公式如下:--二氧化碳在深部鹽水層中理論埋存量,106t;--地面條件下二氧化碳的密度,kg/m3,通常為1.977kg/m3;----深部鹽水層所在盆地的面積，km2;----深部鹽水層的平均厚度，m；----深部鹽水層巖石的平均孔隙度，%。第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算（三）二氧化碳在深部鹽水層中埋存潛力計(jì)算方法：1.理論埋存量計(jì)算方法：方法四：

據(jù)埋存機(jī)理，提出在深部鹽水層中的理論埋存量由三部分構(gòu)成，即在構(gòu)造地層埋存、束縛氣埋存和溶解埋存三部分中的理論埋存量。①構(gòu)造地層埋存時(shí)的理論埋存量--二氧化碳在深部鹽水層中構(gòu)造地層圈閉的理論埋存量,106t--二圈閉面積，km2;

--構(gòu)造或地層圈閉的體積，106m3;

--殘余水飽和度，%；

--深部鹽水層的平均厚度，m；--深部鹽水層的孔隙度，%；--在地層條件下二氧化碳的密度,kg/m3第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算（三）二氧化碳在深部鹽水層中埋存潛力計(jì)算方法：理論埋存量計(jì)算方法：方法四：

如果鹽水層演示的孔隙度和殘余水飽和度時(shí)空間可變，則理論埋存量通過以下公式確定：--二氧化碳在深部鹽水層中構(gòu)造地層圈閉的理論埋存量,106t;--在地層條件下二氧化碳的密度,kg/m3；--深部鹽水層巖石的某一點(diǎn)的殘余水飽和度，%；--深部鹽水層巖石的某一點(diǎn)的的孔隙度，%；--空間變量，m。第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算（三）二氧化碳在深部鹽水層中埋存潛力計(jì)算方法：理論埋存量計(jì)算方法：方法四：②束縛氣埋存量：

與深部鹽水層中的構(gòu)造地層圈閉不同，束縛氣埋存的埋存量與時(shí)間有關(guān)，隨著CO2氣柱又被水侵入，造成束縛氣埋存，使CO2埋存量隨著水侵時(shí)間而增加，故束縛氣埋存中的CO2埋存量須及時(shí)計(jì)算出來，并且只要注入的CO2繼續(xù)移動(dòng)，CO2埋存量的值則隨時(shí)間而變化。第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算（三）二氧化碳在深部鹽水層中埋存潛力計(jì)算方法：理論埋存量計(jì)算方法：方法四：

②束縛氣埋存量：CO2的埋存量可以通過埋存體積乘以儲(chǔ)層條件下的CO2密度而獲得，但是該密度與時(shí)間和空間位置有關(guān):

--二氧化碳在深部鹽水層中束縛氣埋存的理論埋存量,106t;--原先被二氧化碳飽和然后被水侵入的巖石體積,106m3;--液流逆流后被圈閉的二氧化碳飽和度,%；--鹽水層巖石的孔隙度,%；--在儲(chǔ)層條件下二氧化碳的密度，kg/m3。第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算理論埋存量計(jì)算方法：方法四：

③溶解埋存時(shí)的理論埋存量：

CO2的溶解度隨著壓力增加而增加，隨著溫度和水的礦化度的增加而降低。在擴(kuò)散彌散和對流過程中，CO2溶解到地層水中。溶解埋存是一個(gè)連續(xù)的，與時(shí)間有關(guān)的過程，因此，通過溶解埋存的CO2埋存量必須針對具體某點(diǎn)及時(shí)計(jì)算出來。--二氧化碳在深部鹽水層中束縛氣埋存的理論埋存量,106t;--原先被二氧化碳飽和然后被水侵入的巖石體積,106m3;--液流逆流后被圈閉的二氧化碳飽和度,%；--鹽水層巖石的孔隙度,%；--在儲(chǔ)層條件下二氧化碳的密度，kg/m3。--在儲(chǔ)層條件下二氧化碳的密度，kg/m3。--在儲(chǔ)層條件下二氧化碳的密度，kg/m3。第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算（三）二氧化碳在深部鹽水層中埋存潛力計(jì)算方法：2.有效埋存量計(jì)算方法：CO2在深部鹽水層埋存過程中受到儲(chǔ)層的非均質(zhì)性、CO2的浮力、CO2的波及效率以及CO2在整個(gè)鹽水層空間散開和溶解的影響，理論埋存量是無法達(dá)到的，其有效埋存量為:

--二氧化碳在深部鹽水層中理論埋存量,106t;--二氧化碳在深部鹽水層中有效埋存量，106t;--有效埋存系數(shù)，無量綱。第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算（三）二氧化碳在深部鹽水層中埋存潛力計(jì)算方法：2.有效埋存量計(jì)算方法：

目前對有效埋藏系數(shù)沒有給出具體的值，該值要根據(jù)具體的實(shí)際情況來確定。同時(shí)可以通過數(shù)值模擬技術(shù)或?qū)嶋H工作經(jīng)驗(yàn)來確定。只考慮深部鹽水層中自由空間埋存，CO2有效埋存量為:

--二氧化碳在深部鹽水層中束縛氣埋存的理論埋存量,106t;

--原先被二氧化碳飽和然后被水侵入的巖石體積,106m3;--液流逆流后被圈閉的二氧化碳飽和度,

%；--鹽水層巖石的孔隙度,

%；--在儲(chǔ)層條件下二氧化碳的密度，kg/m3。--在儲(chǔ)層條件下二氧化碳的密度，kg/m3。第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算煤層封存：

二氧化碳注入煤層后，在煤層孔隙裂隙中混合的流體經(jīng)擴(kuò)散、滲流、競爭吸附、置換，驅(qū)替煤層中的瓦斯氣體，導(dǎo)致二氧化碳最終替換煤層孔隙裂隙中的CH4分子，并以吸附態(tài)、游離態(tài)賦存于煤層的孔隙裂隙中。第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算（四）二氧化碳在煤層中埋存潛力的計(jì)算方法：CO2在煤層中埋存機(jī)理是通過煤層對CO2的吸附來實(shí)現(xiàn)的。圖為CH4,CO2,N2,H2S等氣體在煤層中隨壓力變化的吸附量。不同壓力下煤層對CO2的吸附量要比甲烷大。當(dāng)CO2注入到煤層中，可以通過置換煤層中甲烷氣體的方式實(shí)現(xiàn)煤層中CO2的埋存第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算（四）二氧化碳在煤層中埋存潛力的計(jì)算方法：理論埋存量

煤層氣體含量(吸附量)G可以由Langmuir等溫吸附公式計(jì)算獲得:式中G隨著壓力p的增加,吸附的氣體含量也隨著增加并逐漸接近Langmuir體積VL

--二氧化碳在深部鹽水層中理論埋存量,106t;--二氧化碳在深部鹽水層中有效埋存量,106t;--有效埋存系數(shù)，無量綱。第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算（四）二氧化碳在煤層中埋存潛力的計(jì)算方法：2.有效埋存量CO2在煤層中埋存的有效埋存量可以用下式計(jì)算:在常規(guī)煤層甲烷氣生產(chǎn)中，Rf強(qiáng)烈的依賴于通過抽空大量的水來實(shí)現(xiàn)的壓力降，并且Rf值的大小范圍是20%~60%。--二氧化碳在深部鹽水層中理論埋存量,106t;

--二氧化碳在深部鹽水層中有效埋存量，106t;--有效埋存系數(shù)，無量綱。--有效埋存系數(shù)，無量綱。第一節(jié)CO2封存潛力計(jì)算謝謝觀賞二氧化碳地質(zhì)封存Welcometo第一節(jié):CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測第二節(jié):CO2地質(zhì)封存利用的化學(xué)檢測第三節(jié):CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估第六章:CO2封存檢測第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測地震監(jiān)測地震監(jiān)測方法是C02封存與利用的重要監(jiān)測手段,在不同時(shí)間點(diǎn)對注入場地進(jìn)行地震探測，得到不同時(shí)期的地震剖面。隨著C02不斷注人與時(shí)間推移，地震剖面與注入之前差別明顯。挪威Sleipner項(xiàng)目從1999年開始，每兩年對注入場地進(jìn)行一次四維地震探測，觀察到明顯的儲(chǔ)層底部下推現(xiàn)象，表明C02沒有向地面運(yùn)移泄漏:美國Fo項(xiàng)目采用了時(shí)移地震和垂直地震剖面(VSP)進(jìn)行監(jiān)測，澳大利亞0tway項(xiàng)目利用垂直地震剖面對C02進(jìn)行監(jiān)測。一、地震監(jiān)測常規(guī)的三維地震勘探雖然可以得到有關(guān)地下結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、巖性等地質(zhì)信息，但是在石油開采或者碳封存利用項(xiàng)目中，需要對地下石油或者C02等流體進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，了解其在地下的運(yùn)移情況，此時(shí)就需要運(yùn)用四維地震監(jiān)測技術(shù)。四維地震監(jiān)測技術(shù)又稱時(shí)移地震監(jiān)測技術(shù)，指在生產(chǎn)過程中，在同一地區(qū)不同的階段進(jìn)行勘探，此時(shí)儲(chǔ)層內(nèi)流體的相關(guān)性質(zhì)在兩次勘探期間的變化可以通過地震響應(yīng)的變化得出，在經(jīng)過四維地震處理與解釋之后，通過成像等技術(shù)得到有關(guān)儲(chǔ)層物性參數(shù)的變化。四維地震監(jiān)測第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測四維地震監(jiān)測是對C02進(jìn)行長期監(jiān)測最好的技術(shù)手段。為了達(dá)到應(yīng)用四維地震監(jiān)測流體前緣和流體動(dòng)態(tài)特征的效果，儲(chǔ)層應(yīng)該具備孔隙度高、流體飽和度和屬性變化大、埋藏位置不要過深等特征。實(shí)施四維地震監(jiān)測的可行性分析主要是確定研究區(qū)域在巖石參數(shù)、流體飽和度(水油和C02，及壓力的最大變化范圍內(nèi)所產(chǎn)生的4D信號，通過建立4D地震模型，來分析流體及壓力產(chǎn)生的4D信息是否可被檢測出來。(一)地震屬性基礎(chǔ)1.概念地震屬性指的是原始采集的地震數(shù)據(jù)經(jīng)過疊前或者疊后處理，再通過數(shù)學(xué)算法得出能夠反映地質(zhì)信息的一些屬性。檢波器等接收儀器采集到的地震信號是由地震波在地表或者近地表激發(fā)之后經(jīng)由地下巖石而產(chǎn)生的。在這個(gè)過程中，地下巖石發(fā)生振動(dòng)，儲(chǔ)層的性質(zhì)例如飽和度、物性以及含油氣性等都會(huì)影響地震信號，因此地震信號也會(huì)反映出這些儲(chǔ)層信息。地震屬性的種類很多，所以地震屬性技術(shù)可以揭示出有關(guān)儲(chǔ)層的各個(gè)方面的信息。該技術(shù)已經(jīng)在儲(chǔ)層儲(chǔ)層參數(shù)描述、動(dòng)態(tài)監(jiān)測以及儲(chǔ)層預(yù)測方面得到了廣泛的應(yīng)用。2.分類

屬性的分類需要從不同角度來說明，對于一個(gè)地震信號，可以分解得到振幅、頻率相位的信息，從數(shù)學(xué)方法方面來說，地震屬性對地震數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)有著極重要的作用，能夠得到統(tǒng)計(jì)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、幾何學(xué)等信息。從提取手段來研究，地震屬性包括各種定量化的地震信息，可以根據(jù)需要提取。從地球物理方面來看，地震屬性是地下不同構(gòu)造巖性的表征量，可以用來反映這些地層性質(zhì)。

對于屬性的分類，基于以上三方面的考慮，可以有不同的分類。(1)幾何屬性是地下反射結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)，可以得到有關(guān)構(gòu)造方面的信息，例如同相軸傾角、旅行時(shí)、橫向相干性等。物理屬性主要用于巖性和屬性特征解釋，按提取方式可分為兩種:通過地震道的解析得到的屬性、通過疊前地震資料計(jì)算出的地震屬性。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測(2)時(shí)間屬性、振幅屬性、頻率屬性和吸收衰減屬性時(shí)間(地層序列)類屬性可用來解釋構(gòu)造信息，振幅類屬性可得到有關(guān)地層和儲(chǔ)層信息;頻率類屬性雖然沒有徹底研究透徹，但是一般認(rèn)為會(huì)提供有關(guān)儲(chǔ)層的其他信息;吸收(1)幾何屬性和物理屬性衰減屬性提供有關(guān)滲透率的信息。基于物理或者數(shù)學(xué)運(yùn)算得出的屬性稱為一般屬性，這些屬性比較基礎(chǔ)，并且在盆地中(3)一般屬性和特殊屬性都是可預(yù)測的，包括層內(nèi)峰值撮幅、時(shí)間結(jié)構(gòu)、復(fù)數(shù)振幅與頻率、廣義希爾伯特屬性、層傾角與方位、保邊去噪、邊緣探測、AVO、相關(guān)以及頻譜分節(jié)。有些屬性只有在統(tǒng)計(jì)學(xué)上井間相關(guān)性較好和通過地震模型驗(yàn)證之后才有意義，這種屬性稱之為特殊屬性，特殊性一般僅在當(dāng)前儲(chǔ)層有效，如果某種特殊屬性和儲(chǔ)層性質(zhì)相關(guān)性很好時(shí)，那么通過地震模型研究可以得出一些儲(chǔ)層物理性質(zhì)3.地震屬性提取方法地震屬性是地下動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的體現(xiàn)，選擇合適的屬性可以準(zhǔn)確反映出地層巖性、構(gòu)造和流體性質(zhì)。在前期地質(zhì)、測井等資料的研究基礎(chǔ)之上，了解地下儲(chǔ)蓋層分布之后，可以提取數(shù)據(jù)體或者相應(yīng)層位的屬性。不同的屬性提取方法也不一樣。

剖面屬性的提取目標(biāo)是一個(gè)剖面的瞬時(shí)屬性，瞬時(shí)屬性是通過希爾伯特變換得到的;此外，還有相干體、道積分?jǐn)?shù)據(jù)體。層屬性提取是指沿層拾取地震數(shù)據(jù)體中的屬性，主要包括固定時(shí)窗屬性、單層位屬性、層間屬性。固定時(shí)窗屬性提取是指在提取時(shí)設(shè)定一個(gè)固定時(shí)間，最終得到的是該時(shí)間點(diǎn)的屬性。這種方法雖然簡單方便，但是提取的屬性只是某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的屬性，層位是水平的，如果地層是傾斜或者有其他構(gòu)造時(shí)，效果不好。層間屬性是以拾取的兩個(gè)解釋層為目標(biāo)，提取兩個(gè)解釋層之間對應(yīng)的屬性，在其上下有兩個(gè)時(shí)間偏移量，上下偏移量的變化會(huì)導(dǎo)致時(shí)窗的變化。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測單層位屬性和層間屬性相似，只是以拾取的單個(gè)層為目標(biāo)，然后在其上下有兩個(gè)時(shí)間偏移量，上下偏移量的變化會(huì)導(dǎo)致時(shí)窗的變化。層間屬性對層位的要求比較嚴(yán)格，提取的時(shí)候要時(shí)刻保證上下層界限明顯，不可串層，否則會(huì)降低結(jié)果的精確性。圖1沿層屬性提取方法示意圖第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測地震屬性分析的目的是綜合多種地震數(shù)據(jù)屬性，通過地震屬性剖面圖、地震屬性平面圖、地震巖相劃分，結(jié)合測井和巖石物理結(jié)果，把它轉(zhuǎn)化成巖石和流體性質(zhì)的數(shù)據(jù)，來進(jìn)行儲(chǔ)層或者油藏描述。(1)地震波振幅屬性振幅是指振動(dòng)的物理量可能達(dá)到的最大值，它是表示振動(dòng)范圍和強(qiáng)度的物理量。地震波振幅是地震波的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)之一，研究地震波振幅在地震勘探中具有極重要的意義。地震波從激發(fā)、傳播到被接收，其振幅隨傳播距離的增加而衰減。地震波振幅衰減，往往造成深層反射波的振幅比淺層反射波振幅小幾百倍至數(shù)萬倍，有時(shí)甚至得不到深層反射波。

地震波振幅和波形變化的影響因素很多，主要有三類;第一類是激發(fā)條件的影響，包括徽發(fā)方式(爆炸或其他)、激發(fā)強(qiáng)度、組合激發(fā)的效應(yīng)、震源與地面的耦合狀況等;第二類是地霞波在傳播過程中受到的影響，包括波前擴(kuò)散、地層吸收、反射系數(shù)大小、透射損失、人射角大小、多次反射、波型轉(zhuǎn)換等造成的衰減;第三類是接收條件的影響，包括檢波器、放大器及記錄儀的頻率特性對波的改造，檢波器的組合效應(yīng)，檢波器與地面的耦合狀況等。4.常見地震屬性除此之外，反射界面的彎曲和粗糙程度也對地震波振幅有影響，地下凸界面使反射波分散，振幅減弱;而凹界面有聚焦作用，使反射振幅增強(qiáng)。界面的粗會(huì)產(chǎn)生散射使振幅變?nèi)酢２ㄇ皵U(kuò)散、地層吸收、透射損失、反射系數(shù)大小、波的散射等因素是影響地震波振蝠衰減的主要地質(zhì)因素。地震波振幅類屬性是以能量的大小以及相位極性來反映波形情況。一般來說，振幅屬性能夠提供以下有用信息:在儲(chǔ)層內(nèi)部可以用來識別含氣和含流體、分析總體的巖性以及孔隙情況，同時(shí)在沉積相上可解釋某些類型的礁、河道和三角洲砂體，在構(gòu)造上可以用來解釋不整合面、調(diào)諧效應(yīng)以及層序地層變化等。此外，振幅屬性在橫向上的一些變化在地層解釋上有很大作用，可以將反射層內(nèi)的穩(wěn)定地層從雜亂地層和丘狀反射層中識別出來。通常情況下，穩(wěn)定地層的振幅最大，其次是丘狀反射層，最后是雜亂地層。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測(2)復(fù)數(shù)道屬性將每一個(gè)道進(jìn)行希爾伯特變換，就可以得到對應(yīng)的復(fù)數(shù)迫屬性。坦性包括種，三瞬屬性(平均反射強(qiáng)度、平均瞬時(shí)相位、平均瞬時(shí)頻率)、反射強(qiáng)度斜率以及瞬時(shí)標(biāo)率斜率。

平均反射強(qiáng)度:反射強(qiáng)度可認(rèn)為是與相位無關(guān)的振幅值，它是地震數(shù)據(jù)的包絡(luò)。取平均值即得到平均反射強(qiáng)度。對于每一個(gè)時(shí)間采樣點(diǎn)，反射強(qiáng)度由下式計(jì)算:反射強(qiáng)度=[(實(shí)地震道)2+(虛地震道)2]1/2平均反射強(qiáng)度對于檢測由于巖性和地層改變而引起的時(shí)間序列振幅值上的變化很有幫助，也對由于氣體和流體聚集，不整合和調(diào)諧效應(yīng)而引起的振幅異常識別很有幫助。平均反射強(qiáng)度突出振幅的異常，可用于識別火成巖、礫巖體、鹽丘等形成的振幅異常;識別三角洲河道、洪積扇等地質(zhì)現(xiàn)象，適合于大套地層、不適于薄層。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測

平均瞬時(shí)相位:瞬時(shí)相位描述的是相位移(由時(shí)間序列的實(shí)組分和虛組分組成的旋轉(zhuǎn)向量)和實(shí)軸(時(shí)間的函數(shù))之間的角度。平均瞬時(shí)相位提供地震時(shí)間間隔內(nèi)的總的相位特征的平均值。相位上的橫向變化可能與沉積物中的流體容量改變或是一個(gè)層序中地層特征的變化有關(guān)。平均瞬時(shí)相位反映地震反射層的相位特性，可確定地層的尖滅點(diǎn)、幫助對比解釋超覆、尖滅等不整合界面。

瞬時(shí)相位計(jì)算式如下式所示:

、--實(shí)組分和虛組分。

平均瞬時(shí)頻率:瞬時(shí)頻率表示以時(shí)間為函數(shù)的瞬時(shí)相位的變化率，它是對相位地震道的斜率的估值，是相位的導(dǎo)數(shù)。平均瞬時(shí)頻率與氣體飽和度或地層斷裂，或巖性及地層改變相聯(lián)系，可檢測含氣層、識別小斷層、裂縫帶等吸收系數(shù)大的地層。

瞬時(shí)頻率計(jì)算式如下式所示:第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測反射強(qiáng)度斜率:反射強(qiáng)度的斜率反映反射強(qiáng)度的變化梯度，可用于識別不同時(shí)代的地層的分別范圍。如果反射強(qiáng)度在整個(gè)間隔內(nèi)保持不變，其斜率將接近零值;如果反射強(qiáng)度到間隔底部是逐漸增加的，則斜率值是正值;如果反射強(qiáng)度到間隔底部是逐漸減少的，則斜率值是負(fù)值。一個(gè)儲(chǔ)層的流體體積改變，反射強(qiáng)度的斜率在響應(yīng)上也會(huì)改變。

瞬時(shí)頻率斜率：頻率垂向上的變化常常是由氣體飽和度的吸收效果或是裂縫引起的別·是在氣層下的含氣砂體可立即顯示出頻率漸交港，的反體中增這個(gè)垂向變化可由瞬時(shí)頻率的斜率檢測出來，可做氣體區(qū)域的橫向繪圖。

復(fù)數(shù)道屬性提供一些有用信息，包括識別含氣租含流體、總體的巖性、某些類型的、河道和三角洲砂體、不整合面、調(diào)諧效應(yīng)以及層序地層變化。

(3)頻譜屬性主頻系列:所確定時(shí)窗內(nèi)的每一個(gè)輸人道的估算值是由能量譜中的三個(gè)最主要頻率分組成包括低頻段峰值、中間頻段峰值、高頻段峰值。

有效帶寬:數(shù)據(jù)體時(shí)窗內(nèi)的有效帶寬是由數(shù)據(jù)體的零延時(shí)的自相關(guān)函數(shù)值除以采樣周期與道兩邊所有自相關(guān)函數(shù)值之和的乘積。有效帶寬被看作是定量化的相似數(shù)據(jù)體，狹窄的帶寬就是比較相似的數(shù)據(jù)體，較寬的帶寬是不太相似的數(shù)據(jù)體。因此，寬的帶寬表示非均質(zhì)的反射特征，被認(rèn)為是復(fù)雜的地層;窄的帶寬表示的是較簡單的或平滑的反射特征認(rèn)為是均質(zhì)的地層模式。在一個(gè)狹窄的帶寬區(qū)域，低振幅，高頻，連續(xù)的平行反射代表低能量沉積環(huán)境，認(rèn)為是深海頁巖。

弧長:被定義為地震道的波形長度，是在時(shí)窗內(nèi)對所有地震道的變化范圍的比例測了假設(shè)用地震道的波形樣式繪制地震道曲線，然后一根繩子放在地震道上跟著每個(gè)波形波動(dòng)，地震道的弧長就是當(dāng)繩子伸展開的總長度。頁巖和砂巖的界面，一般有一些突變和高阻抗的反差，弧長就用于頁巖層序和含砂量較高的層序之間的識別，帶寬越小，弧長就越接近總絕對值振幅。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測

峰值譜頻率：對于所確定時(shí)窗內(nèi)的每一輸入道，峰值譜頻率的估算值是由能量譜中單-的最主要的頻率組分組成。峰值譜頻率相似于主頻系列，主頻系列估算值是由能量譜中越接近總絕對值振幅。峰值譜頻率提供了一種追蹤主頻特征的方法。主頻特征可能受油氣飽和度、斷裂、巖性、地層變化等因素影響。例如，油氣飽和砂體吸收了較高的地的三個(gè)最主要的頻率段組成。震頻率，就會(huì)出現(xiàn)較低的峰值譜頻率值。（4）時(shí)間序列屬性時(shí)間序列屬性一共有12種屬性，包括正負(fù)采樣點(diǎn)比、能量半裝時(shí)、能量半衰時(shí)斜案大于以及小于門檻的百分比等，集中在能量序列、極性對比以及振幅門檻分析。時(shí)間屬性可以用來識別巖性序列、得到層序地層圖，對振幅異常值進(jìn)行描述。

5.四維地震屬性分析內(nèi)容

通過四維地震技術(shù)進(jìn)行C02地質(zhì)封存利用的研究是一套系統(tǒng)化的流程，主要分為采集、處理和解釋三大流程。其中后期四維地震研究內(nèi)容主要包括，地震資料與巖石物理可行性評價(jià)、原始地震資料的重復(fù)性評價(jià)、地震資料的四維處理與解釋、儲(chǔ)層內(nèi)剩余油分布與預(yù)測和四維地震采集處理與解釋的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)等內(nèi)容。在實(shí)際四維地震工作過程中，地震數(shù)據(jù)的采集和處理是在不同時(shí)間點(diǎn)完成的。由于采集時(shí)外界環(huán)境的不同、近地表的不同、采集儀器以及參數(shù)不同，還有處理過程中可能的處理人員、處理技術(shù)和所用軟件及參數(shù)的不同，因此，四維地震處理過程中要特別注意采集參數(shù)的一致性以及處理流程的一致性。(1)屬性的選擇

使用不同時(shí)間點(diǎn)的地震結(jié)果進(jìn)行四維分析，對于儲(chǔ)層區(qū)域，應(yīng)具有是能反映儲(chǔ)層性質(zhì)發(fā)生變化的屬性;對于蓋層等非儲(chǔ)層區(qū)域，相關(guān)屬性應(yīng)該不發(fā)生變化，也就是不同時(shí)間的屬性應(yīng)該有較高的一致性。為了評價(jià)一致性，可以在地震剖面中計(jì)算某一時(shí)窗的一致性,例如，頻譜一致性、時(shí)間偏移誤差、振幅比率以及振幅差異均方根等。一致性計(jì)算使用較多的是歸一化均方根差、相似系數(shù)。歸一化均方根差是在相同的時(shí)窗和頻率帶條件下進(jìn)行計(jì)算，數(shù)值在0~2之間，接近0表示極性相近，有較高的一致性接近2則說明極性不同，一致性差。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測

相似系數(shù)是不同時(shí)間點(diǎn)地震數(shù)據(jù)相似性的度量值，相似系數(shù)越大，說明一致性越高。相似系數(shù)計(jì)算式如下式所示。式中x和y--地震屬性;N—時(shí)間次數(shù)，下標(biāo)1、2表示具體次數(shù)。

(2)屬性優(yōu)化

解釋人員利用經(jīng)驗(yàn)或數(shù)學(xué)方法，優(yōu)選出對預(yù)測目標(biāo)最敏感(或最有效、最有代表性)個(gè)數(shù)最少的地震屬性或多個(gè)地震屬性組合，提高預(yù)測精度，改善與地震屬性有關(guān)的處為及解釋結(jié)果。在C02地質(zhì)封存利用過程中，地震監(jiān)測的理想結(jié)果是非儲(chǔ)層區(qū)域的四維屬性平面圖中有變化或變化很小，儲(chǔ)層區(qū)域變化相對明顯。但是、即不到時(shí)間點(diǎn)的采集參數(shù)一致理一致，也很難保證非儲(chǔ)層區(qū)域的完全一致，需要優(yōu)化處理四維屬性分布校正。

在四維地震資料處理之后，首先會(huì)得到不同時(shí)間的地震屬性初步數(shù)據(jù)，繪制儲(chǔ)層和非層區(qū)城屬性的分布直方圖以及平面順層切片圖，然后對非儲(chǔ)層區(qū)域不同時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正，使數(shù)據(jù)差異盡量最小，這樣能夠消除非流體因素;然后將該方法應(yīng)用到儲(chǔ)層之中到的最終結(jié)果就能夠反映儲(chǔ)層非流體因素所產(chǎn)生的變化。(二)巖石物理理論1.Gassmann流體替換方程地震波彈性參數(shù)(地震波速度、阻抗等)與儲(chǔ)層的一些重要參數(shù)有密切關(guān)系。這些儲(chǔ)層數(shù)包括孔隙度、巖相、孔隙流體類型(水、油、氣)、孔隙流體飽和度、以及孔隙壓力。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測多年來，很多學(xué)者都致力于研究地震波速度對這些參數(shù)的敏感程度，隨著地震采集和地震處理技術(shù)的發(fā)展，對于地震波彈性參數(shù)與儲(chǔ)層參數(shù)的定量研究更加迫切，從而形成了巖石物理理論。通過地震分析得到孔隙度和巖相信息，首先要建立合理的巖石物理正演模型,來準(zhǔn)確描述儲(chǔ)層巖石或沉積物的彈性參數(shù)。常用的“有效介質(zhì)模型"有“包含模型(Inclusionodels)”和“接觸模型(Contactmodels)”，前者近似于一個(gè)彈性塊中有一些孔洞，后者近似于若干獨(dú)立的彈性顆粒互相接觸。

忽略介質(zhì)中不同成分的排列形式，根據(jù)Voigt模型和Reuss模型可確定不同組成成分彈性介質(zhì)的彈性參數(shù)最大值和最小值。Voigt最大值表示見下式:式中--第i種成分的體積分?jǐn)?shù);--第i種成分的彈性模量，可以是體積模量K、切邊模量μ、楊氏模量E等。此邊界值又叫“等應(yīng)力平均模量(Isostrainaverage)”，相當(dāng)于每種成分在承受相等應(yīng)力情況下的平均應(yīng)變與平均應(yīng)力比值，是混合彈性體的最大彈性模量值。

第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測Reuss最小值見下式:此邊界值又叫“等應(yīng)變平均模量(losuressaverege)”，相當(dāng)于每種成分在發(fā)生相同應(yīng)變莆況下的平均應(yīng)變和平均應(yīng)力比值，是混合彈性體的最小彈性模量值。孔介質(zhì)越硬，彈發(fā)模量越接近

;孔介質(zhì)越質(zhì)軟，彈性模量越接近。(三)噪聲影響分析

四維地震監(jiān)測中，考慮C02注入過程中流體替換和壓力變化造成的振幅差異會(huì)被噪聲覆蓋，不同時(shí)間點(diǎn)采集的地震資料噪聲程度不同，也會(huì)帶來差異噪聲并可能被解釋為C02流體和壓力變化而造成解釋陷阱。為了研究噪聲對C02流體識別和地層壓力變化的影響需要建立地震波正演模型，并模擬C02注人過程的儲(chǔ)層變化。再對模型加入不同程度的噪聲，分析不同信噪比下C02,振幅差異的被覆蓋程度。

(一)VSP技術(shù)定義

VSP定義為在地表設(shè)置震源激發(fā)地震波，在井內(nèi)安置檢波器接收地震波，即在垂直方向觀測人工場，然后對所觀測得到的資料經(jīng)過校正、疊加、濾波等處理，得到垂直地震劑面如圖2所示。垂直地震剖面是相對常規(guī)水平地面地震而言(圖3)。圖4-4垂直地震剖面技術(shù)示意圖圖4-5常規(guī)水平地面地震示意圖第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測垂直地震剖面技術(shù)(VSP)圖2垂直地震剖面技術(shù)示意圖圖3常規(guī)水平地面地震示意圖VSP技術(shù)是將接收系統(tǒng)置于井中進(jìn)行觀測的一種地震勘探技術(shù)，它減少了表層低速帶對地震波高頻信號的衰減作用。對于VSP觀測，淺層影響是單程的，使得接收的地震信號比地面地震有更高的分辨率。

VSP采集裝備包括:井口震源、井下檢波器、記錄儀器、電纜、參考波器。

第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測(二)VSP技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)VSP的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在六個(gè)方面:①VSP是在井中觀測的，研究地質(zhì)剖面的垂直變化，同地面地震勘探相比，地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征明顯:②VSP有較高的信噪比，波的變小，干擾少;③垂直地震剖面可直接記錄與界面有關(guān)的較純的子波波形，VSP資料只一次經(jīng)過表層，主頻衰減小，有較高的分辨率:④VSP可同時(shí)記錄上、下行波，便于對地震波的方向特性進(jìn)行研究;⑤利用三分量觀測，除縱波之外，還可以接收橫波資料，通過定量分析，有利于研究地層巖性和波的性質(zhì);⑥從VSP中提取的速度參數(shù)、振幅信息、巖性參數(shù)等比地面地震容易、真實(shí)，有較高的保真度。VSP相對地面地震有三個(gè)主要缺點(diǎn):①采集工藝復(fù)雜，需要井孔、電纜、電纜車、井下檢波器及重復(fù)性好的震源，工作環(huán)節(jié)多且繁瑣;②僅能用于注入過程監(jiān)測和獲得井周和井間一定距離范圍內(nèi)的信息;③占用井場時(shí)間長、經(jīng)費(fèi)開支大。

(三)VSP技術(shù)類型

1.零井源距VSP技術(shù)

零井源距VSP技術(shù)是將炮點(diǎn)布置在井口附近，井口激發(fā)，井中接收的一項(xiàng)VSP技術(shù)其偏移距一般為幾十米至百米左右。在井中檢波器級數(shù)較少的情況下，需不斷提升檢波器、多次激發(fā)，以達(dá)到全井段觀測的目的。具體操作是先把檢波器下到井底，每激發(fā)一次，檢波器由井底向上提升一次。在地下界面水平、井豎直的情況下，零井源距VSP方法在橫向上只是一個(gè)菲涅爾帶的反射，因此零井源距VSP也稱為一維VSP。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測

2.非零井源距VSP技術(shù)非零井源距VSP方法是指將炮點(diǎn)布置在離井口稍遠(yuǎn)的固定位置激發(fā)，井中接收的VSP技術(shù)。該方法的偏移距可以達(dá)到數(shù)百米至幾千米。零井源距VSP實(shí)際上是一維觀測，只探獨(dú)沿并桂菲涅爾帶內(nèi)的地層變化，不能了解并旁構(gòu)造和地層巖性的變化。非零井源距VSF是二維觀測，可以得到并旁小剖面，具有較高的垂向和模向分辨率。實(shí)踐證明，非零并源距VSP觀測不僅能接收縱波，還可以接收較強(qiáng)的轉(zhuǎn)換橫波信息。3.變井源距VSP技術(shù)第四章地虎封存利變井源距VSP技術(shù)也叫作變偏移距VSP技術(shù)、walkawayvsp技術(shù)，是在地表沿一跨井的直線激發(fā)、或者從井口往外沿一直線單邊激發(fā)，并中放置三分量檢波器接收的一項(xiàng)井簡物探技術(shù)。采用遠(yuǎn)近多炮點(diǎn)激發(fā)的方式，能夠接收到不同偏移距炮點(diǎn)激發(fā)的反射資料,因此，與非零井源距VSP技術(shù)資料相比，可以彌補(bǔ)非零井源距VSP剖面最深檢波點(diǎn)以下反射自區(qū)的不足。同時(shí)，也使得各反射點(diǎn)具有更高的覆蓋次數(shù)，資料的信噪比更高，也有利于在后續(xù)處理中進(jìn)一步提高資料的垂向分辨率。此外，VSP技術(shù)還包括方位VSP技術(shù)、三維VSP技術(shù)、逆VSP技術(shù)、隨鉆逆VSP技術(shù)多分量VSP技術(shù)和方向VSP技術(shù)。

方位VSP技術(shù)是在井旁不同方位激發(fā)地震波，以此來探明不同方位地質(zhì)情況變化特性的一種方法。

三維VSP技術(shù)是激發(fā)點(diǎn)按所設(shè)計(jì)的觀測系統(tǒng)，圍繞井孔逐點(diǎn)激發(fā)的一種方法。

逆VSP技術(shù)是采用井中激發(fā)，地面全方位接收的一種觀測系統(tǒng)，在保持了資料高分辨率的基礎(chǔ)上又?jǐn)U大了井周區(qū)域的成像范圍。

隨鉆VSP技術(shù)是將鉆頭作為震源，檢波器在地面接收鉆頭產(chǎn)生的實(shí)時(shí)信號的一種逆VSP技術(shù)。

多分量VSP技術(shù)是采用特殊的多分量震源和多分量檢波器進(jìn)行采集，根據(jù)震源和檢波器不同，可以分為九分量VSP技術(shù)、四分量VSP技術(shù)和三分量VSP技術(shù)。

方向VSP技術(shù)是針對海上斜井的一種采集系統(tǒng)，震源在船行駛中激發(fā)，使激發(fā)位置位于檢波器之上，在井口處還另外布置一個(gè)震源。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測測井技術(shù)通過記錄鉆井中聲波時(shí)差、電阻率、自然伽馬、自然電位等參數(shù)曲線,研究鉆井地層的電化學(xué)、導(dǎo)電性、聲學(xué)和放射性等特性。測并資料的優(yōu)點(diǎn)為分辨率高、投資小,可用于各個(gè)時(shí)段的監(jiān)測;缺點(diǎn)是有效信息范圍較小。

一、地層水電阻率評價(jià)從理論上來說，當(dāng)CO2氣體呈氣相或超臨界相單獨(dú)存在時(shí)，它并不導(dǎo)電。然而當(dāng)?shù)貙又杏兴嬖跁r(shí)，CO2可部分溶于水，使得儲(chǔ)層的電阻率測井值降低。通過對地層水電阻率進(jìn)行評價(jià)，可監(jiān)測CO2封存情況

(一)電阻率-孔隙度組合法求地層水電阻率電阻率-孔隙度組合法是利用阿爾奇公式的推導(dǎo)變形求取地層水電阻率，這是目前計(jì)算地層水電阻率最常用的方法。但利用電阻率-孔隙度組合法求取地層水電阻率時(shí)解釋層段必須選用層厚大、含水率為100%，并且具有較大的孔度的標(biāo)準(zhǔn)水層。解釋層段還應(yīng)是純砂巖地層，當(dāng)?shù)貙觾?nèi)存在泥質(zhì)時(shí)會(huì)造成導(dǎo)電能力增加，加大計(jì)算誤差。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測測井技術(shù)監(jiān)測(二)中子俘獲自然伽馬能譜預(yù)測地層水電阻率

C1含量是衡量地層水礦化度的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。C1和其他地層元素的特征自然伽馬線在俘獲自然伽馬能譜上重疊。利用加權(quán)最小二乘法，求解特定能量范圍的俘獲譜，從得到與C1有關(guān)的自然伽馬計(jì)數(shù)，然后用熱中子計(jì)數(shù)比計(jì)算地層孔度。結(jié)合與1有關(guān)的自然伽馬計(jì)數(shù)、熱中子計(jì)數(shù)和孔隙度，導(dǎo)出水的鹽度。同時(shí)，自然伽馬射線時(shí)間譜的地電導(dǎo)率信息可作為地層水礦化度結(jié)果的參考參數(shù)。

在中子俘獲自然伽馬能譜測井過程中，脈沖中子源(D-T發(fā)生器)發(fā)射的中子與工具周圍的核素相互作用，中子能量將衰減到熱中子階段(0.025eV)。通過非彈性散射和熱中子俘獲誘導(dǎo)自然伽馬射線。在熱中子俘獲反應(yīng)中，接近平衡溫度的中子被目標(biāo)核(如GH、Si等)吸收，并釋放出一組不同的特征自然伽馬射線能量去激發(fā)。與地層礦化度密切相關(guān)的C元素與常見的地層元素(Si、Ca、Fe、Na)相比具有較高的熱中子俘獲截面。因此，地層水礦化度可以通過C1發(fā)出的自然伽馬射線計(jì)數(shù)確定。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測但地層水中C1元素的含量低于地層基質(zhì)中Si、Ca、Fe元素的含量，能譜中的C1特征自然伽馬射線峰也會(huì)受到其他元素的影響，特別是在低能量范圍(康普頓散射平臺(tái)重疊)因此，采用最小二乘法進(jìn)行能譜分析，選擇能量范圍5.2~7.8MeV進(jìn)行C1特征自然伽馬射線產(chǎn)率計(jì)算。模擬5.2~7.8MeV的單元素自然伽馬能譜設(shè)為矩陣A。矩陣數(shù)據(jù)的每一列表示單元素在不同能量倉中的自然伽馬射線計(jì)數(shù)。將檢測到的光譜設(shè)為向量X，則不同元素(包括氯元素)的特征自然伽馬射線計(jì)數(shù)(向量Y)為:理論上，計(jì)算得到氯的自然伽馬射線數(shù)(Y)由C的含量和熱中子通量決定。計(jì)算地層水礦化度需要考慮井眼水礦化度(C。)和地層孔隙度()。通過試井作業(yè)和井眼測試結(jié)果可以確定井眼水礦化度。地層孔隙度可以通過密度、中子孔隙度或聲波孔隙度計(jì)算。因此，地層礦化度可用下式計(jì)算。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測式中SAL--地層水礦化度，mg/L;

K1和K2--由已知礦化度和孔隙度的實(shí)驗(yàn)井標(biāo)定;

--熱中子通量。

利用該方法計(jì)算地層水礦化度不受油基鉆井液或水基鉆井液的影響，應(yīng)用范圍較廠但其受到巖性、孔隙度和并眼流體鹽度效應(yīng)的影響，需要利用特定方法進(jìn)行校正，計(jì)算為復(fù)雜繁瑣。二、聲波測井聲波測井分為聲速測井和聲幅測井，聲波速度測井簡稱聲速測井。地層聲波速度跟地的巖性、孔隙度以及孔隙流體性質(zhì)等因素有關(guān)。根據(jù)聲波在地是中的信縣渡定地層孔隙度、巖性即孔腺流體性質(zhì)。在C02，地質(zhì)封存過程中:因?yàn)樗虲02的聲波速度差異明顯，可用聲波測并方法評估C02地羽流流過井筒時(shí)引起井壁地層聲波速度的改變。

瞬變電磁法是利用脈沖電流產(chǎn)生一次磁場，在一次脈沖場間隙觀測地下介質(zhì)感應(yīng)的變二次電磁場的一種時(shí)域電磁法。其觀測為純二次場信息，具有受地形影響小，異常響應(yīng)強(qiáng)，形態(tài)簡單，分辨能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前，國內(nèi)采用變電磁法對C0,注入煤層后的運(yùn)移進(jìn)行監(jiān)測。

在煤層氣開發(fā)中，煤層受CO2注入的壓裂作用，結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生變化;煤層的泊松比等彈性力學(xué)參數(shù)發(fā)生變化，煤層與圍巖之間的波阻抗差異更加明顯;同時(shí)，CO2注入煤層后，煤層中CO2，的飽和度發(fā)生變化，其電阻率在CO2，注人前后有明顯的差異。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測電磁監(jiān)測一、基本原理第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測利用瞬變電磁法研究煤層中CO2,注入前后電阻率等物性參數(shù)的變化，識別煤層中CO2注人后運(yùn)移范圍。根據(jù)阿爾奇經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式進(jìn)行模擬計(jì)算，可獲得CO2流體注入煤層后的電阻率變化。1942年阿爾奇創(chuàng)建了經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，并且在一些場地和實(shí)驗(yàn)室的研究中成功地測試。它描述了多孔巖石、流體飽和度以及該導(dǎo)電流體電阻率之間的關(guān)系，見下式。式中--流體飽和巖石的電阻率，Ω·m;

--導(dǎo)電流體的電阻率，Ω·m;

--導(dǎo)電流體飽和度;巖石的有效孔隙度;--經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，通常為1;m--膠結(jié)指數(shù)；n—飽和指數(shù)；

在壓力為7.5MPa、溫度為40℃的條件下，C02飽和砂巖的電阻率大約是原來的3倍;在深度約為650m的鹽水層中，C02注入后電阻率大約增加2倍。在煤層中也同樣存在-膠結(jié)指數(shù);mn--飽和指數(shù)。

在實(shí)際操作中，根據(jù)C02注入情況，分不同次數(shù)進(jìn)行瞬變電磁法數(shù)據(jù)采集，每次觀測C02注人后煤層附近電阻率增大的現(xiàn)象。參數(shù)保持一致。煤層中C02注人的變電磁勘探施工主要依據(jù)MT/T898-2000《煤炭電法勘探規(guī)范》、DZ/T0187-1997《地面瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》等相關(guān)規(guī)范要求。第一節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的物理檢測第二節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的化學(xué)檢測

檢測靈敏度:示蹤劑需要具有較高的檢測靈敏度，以便于能夠在最短的時(shí)間內(nèi)捕提并掌握其流人動(dòng)態(tài)。

穩(wěn)定性:示蹤劑不與地層中的其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，包括化學(xué)反應(yīng)和生物反應(yīng)等，穩(wěn)定性的高低直接決定了示蹤劑的適用程度以及監(jiān)測信息的準(zhǔn)確性。

一、示蹤劑監(jiān)測為直接監(jiān)測C02地質(zhì)封存情況，可將探測技術(shù)與示蹤技術(shù)相結(jié)合，選取合適的氣體示蹤劑，采用經(jīng)濟(jì)的探測方法，實(shí)現(xiàn)對C02地質(zhì)封存泄漏情況的監(jiān)測。

示蹤劑是為觀察、研究和測量某物質(zhì)在指定過程中的行為或性質(zhì)而加人的一種標(biāo)記物。示蹤劑既可以按照物質(zhì)屬性分類，也可以按照使用用途進(jìn)行分類。示蹤劑性能要求第二節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的化學(xué)檢測

分配系數(shù):當(dāng)溫度、壓力為定值時(shí)，對同一種組分而言，需要其在氣液兩相中分配的濃度差異明顯、比值固定，以K表示，即K=Cx/Cg。K能夠明確指示溶質(zhì)的離散性質(zhì)及運(yùn)動(dòng)能力，表示儲(chǔ)層內(nèi)示蹤劑在氣相和液相中的分配程度。混合度:示蹤劑在多孔介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)機(jī)理與注人流體相同，均受對流作用和彌散作用的控制。對流作用由壓力梯度產(chǎn)生，遵循達(dá)西定律。其中分子擴(kuò)散與機(jī)械彌散綜合作用構(gòu)成彌散。濃度的明顯差異是分子擴(kuò)散的先決條件，不受流速的控制;機(jī)械彌散則是流體在多孔介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。這三部分可由混合都表示。混合都越小，氣體示蹤劑在儲(chǔ)層中的應(yīng)用效果越好，但與滯留度同理，合適的混合度也是示蹤劑篩選的重要組成部分。滯留度:儲(chǔ)層巖石表面會(huì)對示蹤劑產(chǎn)生一定的吸附作用，留度小，表明儲(chǔ)層巖石對示蹤劑的吸附量小，飽和度對其影響比較有限。相反的，倘若滯留度較大，則需要更多的示蹤劑才能達(dá)到預(yù)期的效果。但滯留度也并非越小越好，例如對于CO,-EOR而言，滯留度過小意味著很難達(dá)到混相，由此帶來的副作用表現(xiàn)為示蹤劑監(jiān)測信息的不準(zhǔn)確性。所以合適的滯留度是篩選氣體示蹤劑的重要條件之一。(一)示蹤劑流動(dòng)機(jī)制

在多孔介質(zhì)中的示蹤劑注人流體，受對流和水動(dòng)力彌散效應(yīng)控制。對流傳播速引起木流體的運(yùn)動(dòng)、它由達(dá)西定律主導(dǎo)。壓力梯度導(dǎo)效對流作用的產(chǎn)生、壓力梯度由兩個(gè)因素引起：傳播一是井間的壓差;另一個(gè)是流體密度的差異。對流作用主要依賴于并組形狀及生餐引起:在對流過程中，所有影響速度的參數(shù)(如相對滲透率、黏度、壓力梯度)也將發(fā)揮條件。流體水動(dòng)力學(xué)彌散包括分子擴(kuò)散和機(jī)械彌散。分子擴(kuò)散建立在組分之同的液體濃度陀用，(分子從高濃度向低濃度擴(kuò)散)，與流速無關(guān)，而機(jī)械彌散是恒溫條科多用哈準(zhǔn)飾治座中流體產(chǎn)生的溶質(zhì)擴(kuò)散效果。微觀上，示蹤劑的彌散是由于流過單一機(jī)須并保會(huì)與數(shù)的度變化引起的。在二維流動(dòng)中，這種特點(diǎn)表現(xiàn)為流動(dòng)的方向(經(jīng)向)和業(yè)直于策動(dòng)力潤緯向上的混合。由于示蹤流體的彌散作用，逐漸擴(kuò)展，除了占據(jù)了流體對責(zé)作用影動(dòng)的區(qū)域，還增加了一部分混合流動(dòng)區(qū)域。混合作用影響區(qū)域大小取決于流動(dòng)體系的九何形業(yè)及多孔介質(zhì)分散程度，所以示蹤曲線呈波狀。測試表明，低速情況下，受分子擴(kuò)散作用控制:高速則受機(jī)械彌散作用控制，緯向混合系數(shù)比經(jīng)向混合系數(shù)小很多。混合作用是局部現(xiàn)象，示蹤劑在多孔介質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)擴(kuò)散和稀釋。因此，一般情況下，分子擴(kuò)散和緯向的混合效果是微乎其微的。第二節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的化學(xué)檢測二、示蹤劑流動(dòng)模型第二節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的化學(xué)檢測氣體示蹤劑對于水溶性示蹤劑而言，只有在驅(qū)替速度很低的情況下需要考慮分子擴(kuò)散的影響,其余時(shí)候可忽略，所以Brigham的假設(shè)實(shí)驗(yàn)中沒有設(shè)置分子擴(kuò)散的因素。但氣體示蹤劑則不然，分子擴(kuò)散的影響不可忽略，它是示蹤劑在地層中流動(dòng)的重要因素，故對氣體示蹤劑的研究，應(yīng)將分子擴(kuò)散作為重點(diǎn)考慮。

1.水動(dòng)力學(xué)彌散作用

彌散現(xiàn)象以機(jī)械彌散為主，同時(shí)包含由示蹤劑濃度差異引起的分子擴(kuò)散。分子擴(kuò)散不受流速影響，在分子熱運(yùn)動(dòng)的影響下，示蹤劑分子從高濃度帶向低濃度帶擴(kuò)散，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。

當(dāng)示蹤劑開始在地層中運(yùn)移時(shí)，隨著示蹤劑的傳播，其在流動(dòng)范圍內(nèi)占有的區(qū)域逐增大，而并不僅僅是依照平均流動(dòng)速度估算出的區(qū)域。每個(gè)滲流通道的特征均不一樣，那么處于不同滲流通道內(nèi)的示蹤劑流動(dòng)速度和方向也各不相同，正因?yàn)檫@種差異性才導(dǎo)致注人地層中的示蹤劑在多孔介質(zhì)中占有的體積越來越大，這就是機(jī)械彌散。第二節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的化學(xué)檢測注入開始階段示蹤劑濃度很低，這是沿程擴(kuò)散的結(jié)果，即示蹤劑在其流動(dòng)方向上的超越現(xiàn)象導(dǎo)致一部分示蹤劑的流速較平均滲流速度高。其后隨著持續(xù)注入，示蹤劑的濃度漸升高。倘若不考慮彌散，示蹤劑的流動(dòng)嚴(yán)格遵守達(dá)西定律。

示蹤劑在縱向上的彌散是沿著流體流動(dòng)方向進(jìn)行的，由于流動(dòng)方向的流速較其他方向大很多，所以彌散以縱向?yàn)橹鳎@并不意味著其他方向無彌散或不需要考慮彌散。引起彌散的主要原因:①外力作用;②分子擴(kuò)散;③儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu);④由流體間物理化學(xué)作用引起的濃度變化;⑤固體與流體間的作用:⑥流動(dòng)模式的改變。四、同位素監(jiān)測北非的InSalah項(xiàng)目將開采后期的油氣田用于C02封存，加拿大的Weybum項(xiàng)目將C02注入油田用于驅(qū)油和C02封存，以上兩個(gè)項(xiàng)目在注入過程中加入C同位素對C02運(yùn)移和泄漏情況進(jìn)行監(jiān)測。選擇”C作為示蹤劑是借鑒C02驅(qū)油過程中對地下油層分布及走向的監(jiān)測。

同位素示蹤所利用的放射性核素(或穩(wěn)定性核素)及它們的化合物，與自然界存在的相應(yīng)普通元素及其化合物之間的化學(xué)性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)是相同的，只是具有不同的核物理性質(zhì)。因此，就可以用同位素作為一種標(biāo)記，制成含有同位素的標(biāo)記化合物(如標(biāo)記食物藥物和代謝物質(zhì)等)代替相應(yīng)的非標(biāo)記化合物。利用放射性同位素不斷地放出特征射線的核物理性質(zhì)，就可以用核探測器隨時(shí)追蹤它在體內(nèi)或體外的位置、數(shù)量及其轉(zhuǎn)變等，穩(wěn)性同位素雖然不釋放射線，但可以利用它與普通相應(yīng)同位素的質(zhì)量之差，通過質(zhì)譜儀、相層析儀、核磁共振等質(zhì)量分析儀器來測定。放射性同位素和穩(wěn)定性同位素都可作為示蹤劑，但是，穩(wěn)定性同位素作為示蹤劑靈敏度較低，可獲得的種類少，價(jià)格較昂貴，其應(yīng)用范圍受到限制;而用放射性同位素作為示蹤劑不僅靈敏度，測量方法簡便易行，而且具有能準(zhǔn)確地定量，準(zhǔn)確地定位及符合所研究對象的生理?xiàng)l件等特點(diǎn)。第二節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的化學(xué)檢測同位素示蹤技術(shù)三、監(jiān)測體系CO2鹽水層地質(zhì)封存地球化學(xué)響應(yīng)的監(jiān)測指標(biāo)體系，包括水化學(xué)常量組分、微量組分和同位素組分等。監(jiān)測指標(biāo)

監(jiān)測指標(biāo)包括地下水總堿度、離子濃度、化學(xué)需氧量、細(xì)菌總數(shù)等。

化學(xué)需氣量(COD)是反映水體有機(jī)污染物的綜合指標(biāo)，也是衡量水體污染情況的主要因子。隨著C02，泄漏量不斷增加，水體中COD呈緩慢上升的趨勢。其主要原因是C0人水體后，在氣泡浮力作用下，使得本來沉積在水體底泥中的難以降解的有機(jī)物懸浮在水體中，使得COD增高。此外，C02的泄漏導(dǎo)致水體中0,含量減少，使得一些浮游生物老化死亡，尸體不斷分解產(chǎn)生有機(jī)物，COD進(jìn)一步增高。第二節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的化學(xué)檢測第二節(jié)、CO2地質(zhì)封存利用的化學(xué)檢測水體金屬離子濃度:C02泄漏對水體中的金屬離子含量沒有直接影響，主要是與水反應(yīng)生成碳酸后，通過水-巖石、水-土壤之間的相互作用，間接使水體中金屬離子組分發(fā)4變化，繼而導(dǎo)致水體電導(dǎo)率、礦化度及總硬度發(fā)生改變。例如，黃土塬區(qū)土壤質(zhì)地松軟易遭受水流侵蝕，C02發(fā)生泄后水體酸化，加快了水體土壤及巖石的溶解速率，導(dǎo)致Ca”、Mg“等金屬離子遷移至水體中，金屬離子濃度升高，引起水體電導(dǎo)率、礦化度及硬度上升，使水體普遍成為硬水、極硬水。總體變化呈現(xiàn)出“先快后慢”的上升趨勢，這一趨勢在夏季溫度較高時(shí)更為明顯。

細(xì)菌總數(shù):水體中的細(xì)菌總數(shù)隨水溫的變化影響較大，夏季時(shí)細(xì)菌總數(shù)高于冬季,具體變化順序?yàn)橄募?gt;秋季>春季>冬季。研究表明，水溫高于15℃時(shí)，微生物代謝活性增強(qiáng)，且溫度每升高10℃，微生物生長速率可提高一倍。C02泄漏進(jìn)人水體后，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，水體濁度增高，可以附著營養(yǎng)物質(zhì)，水中顆粒物成為細(xì)菌生長的重要載體此外，水體pH值降低，使在酸性條件下生長繁殖的細(xì)菌獲得優(yōu)越的環(huán)境，其總數(shù)也會(huì)增加。一、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)因素：目前全世界先進(jìn)國家均已進(jìn)行CO2地質(zhì)封存(主要為提高油氣采收率)，至今尚未有聽聞因CO2泄漏而導(dǎo)致危害生命安全的案例?風(fēng)險(xiǎn)類型?腐蝕風(fēng)險(xiǎn)?泄漏路徑第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估（一）風(fēng)險(xiǎn)類型：?井下作業(yè)中如發(fā)生井噴，可能對環(huán)境空氣及生態(tài)環(huán)境造成危害；第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估（一）風(fēng)險(xiǎn)類型：?二氧化碳驅(qū)油涉及到不同的地層，在有危害的地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域，可能出現(xiàn)油氣泄漏，對環(huán)境空氣及生態(tài)環(huán)境造成危害；第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估（一）風(fēng)險(xiǎn)類型：?油氣管道、工藝站場若出現(xiàn)破裂，對環(huán)境空氣及生態(tài)環(huán)境造成危害第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估（二）腐蝕風(fēng)險(xiǎn)：腐蝕類型按流體相態(tài)劃分可以分為氣相、液相、超臨界以及多相腐蝕碳捕集、利用與封存系統(tǒng)超臨界CO2腐蝕問題超臨界CO2輸送管道內(nèi)腐蝕CO2注入井超臨界CO2腐蝕超臨界水高溫氧化問題超臨界CO2循環(huán)系統(tǒng)材料腐蝕電力工業(yè)超臨界萃取設(shè)備材料腐蝕石油工業(yè)電力工業(yè)化學(xué)工業(yè)第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估某CO2驅(qū)井筒腐蝕CO2驅(qū)注采井筒完整性井筒結(jié)構(gòu)生產(chǎn)井內(nèi)壁結(jié)垢CO2驅(qū)油利用過程注入的CO2中可能含有H2S等腐蝕氣體，會(huì)對管柱造成較嚴(yán)重穿孔和斷裂等損害。主要腐蝕類型有：微生物腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、電偶腐蝕和縫隙腐蝕等。在高礦化條件下生產(chǎn)井可能出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)垢問題，誘發(fā)垢下腐蝕。井筒材質(zhì)包括N80、P110、13Cr、超級13Cr、15Cr和22Cr等（二）腐蝕風(fēng)險(xiǎn)：第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估生產(chǎn)井內(nèi)壁結(jié)垢某CO2驅(qū)井筒腐蝕某CO2驅(qū)注井筒完整性井筒結(jié)構(gòu)（二）腐蝕風(fēng)險(xiǎn)：第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估N80鋼在CO2-H2S環(huán)境中具有一定的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。而對15Cr油套管鋼來說，在溫度為150℃，CO2分壓為4MPa，H2S分壓在1MPa時(shí)，15Cr油套管鋼的點(diǎn)蝕敏感性較高，當(dāng)σs為80%時(shí)，試樣出現(xiàn)裂紋。有研究表明，油套管接箍縱向開裂的主要原因是油管材料在硝酸溶液介質(zhì)作用下接箍外表面處發(fā)生了應(yīng)力腐蝕開裂（二）腐蝕風(fēng)險(xiǎn)：第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估（二）腐蝕風(fēng)險(xiǎn)：在CO2注入后的封存階段，地層水會(huì)上升并與注入介質(zhì)混合，螺紋連接處與第一界面處可能發(fā)生縫隙腐蝕。螺紋接頭往往處于縫隙與應(yīng)力的耦合狀態(tài)下，應(yīng)力的施加會(huì)加劇管材的縫隙腐蝕，導(dǎo)致形成更深的腐蝕凹槽硫酸鹽還原菌（SulfateReducingBacteria,SRB）腐蝕可以發(fā)生在縫隙內(nèi)，同時(shí)SRB、CO2和Cl-協(xié)同作用可以導(dǎo)致CO2驅(qū)油過程中P110管材失效。第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估腐蝕導(dǎo)致的井筒區(qū)域的完全破壞現(xiàn)場P110油管鋼腐蝕產(chǎn)物的EDS分析超臨界相緩蝕劑2-巰基苯并噻唑（MBTH）：超臨界CO2溶液中，添加100mg/L的MBTH，對碳鋼的緩蝕率可達(dá)97%，可有效緩減CO2驅(qū)注采管柱的腐蝕問題。另外，也可以結(jié)合內(nèi)防腐涂層技術(shù)使用。（二）腐蝕風(fēng)險(xiǎn)：第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估MBTH分子結(jié)構(gòu)微分電容曲線顯示，流體相態(tài)影響金屬表面的剩余電荷特性微超臨界CO2環(huán)境中空白組和添加MBTH組碳鋼的腐蝕形貌圖（二）腐蝕風(fēng)險(xiǎn)：長期的、安全的二氧化碳封存是CCUS的目標(biāo)，因此，在項(xiàng)目的整個(gè)運(yùn)營生命周期內(nèi)保持井筒完整性是保證CCUS安全性的關(guān)鍵問題。水泥環(huán)與套管的界面被稱為第一界面，水泥環(huán)與巖石的界面被稱為第二界面。鹽水中雜質(zhì)氣體、CO2溶解產(chǎn)生的酸對井筒具有較強(qiáng)的侵蝕性，導(dǎo)致水泥基質(zhì)發(fā)生變化，并導(dǎo)致套管鋼腐蝕，從而顯著損害水泥套管界面的完整性。水泥-套管-富CO2鹽水系統(tǒng)中的動(dòng)力學(xué)和物質(zhì)交換流動(dòng)CO2在井筒區(qū)域泄漏的路徑示意圖水泥環(huán)-套管界面（第一界面）腐蝕第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估（三）泄漏途徑：

CO2封存環(huán)節(jié)發(fā)生的泄漏的主要途徑包括：通過或壓著井泄漏、通過蓋層泄漏、沿著斷層、斷裂或其他可滲區(qū)域遷移、跨越水力圈閉泄漏第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估（三）泄漏途徑：CO2在地質(zhì)體內(nèi)運(yùn)移與泄漏風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)移過程：開始注入時(shí)，CO2僅分布在注入處，且其飽和度較小；隨著注入時(shí)間的增加，CO2逐漸向遠(yuǎn)端運(yùn)移，且其飽和度也隨之增加在CO2封存的初期，絕大多數(shù)CO2以游離狀態(tài)存在，在浮力的作用下向上運(yùn)移直到被蓋層所阻擋第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估運(yùn)移過程：經(jīng)過長時(shí)間的與水接觸，部分CO2溶解于水中，由于CO2飽和的地下水比未飽和的地下水密度略大，在重力的作用下CO2飽和的地下水將向下運(yùn)移（三）泄漏途徑：CO2在地質(zhì)體內(nèi)運(yùn)移與泄漏風(fēng)險(xiǎn)第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估封閉性:封閉性蓋層、斷層對流體運(yùn)移滲透的阻礙性能泄漏通道：CO2泄漏最常見的三種情況①蓋層擴(kuò)散泄漏；②斷層和裂縫泄漏；③封存區(qū)域井筒泄漏。（三）泄漏途徑：第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估蓋層泄漏：CO2在注入儲(chǔ)層后，由于浮力向儲(chǔ)層上部移動(dòng)并在蓋層下部聚集，盡管蓋層的滲透率很低，仍然可通過多種方式突破蓋層。根據(jù)CO2侵入蓋層狀態(tài)的不同，可分為三種方式：

CO2在濃度梯度的作用下通過分子擴(kuò)散侵入蓋層；CO2突破蓋層毛細(xì)阻力和儲(chǔ)層水以兩相流體方式侵入蓋層；CO2注入激活裂縫和斷層，侵入蓋層。第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估（三）泄漏途徑：蓋層泄漏：侵入蓋層的CO2誘發(fā)與蓋層巖石之間的化學(xué)反應(yīng)，由于化學(xué)溶蝕的作用，蓋層滲透率和孔隙率隨時(shí)間逐漸增加，蓋層完整性逐漸損失，繼而增加蓋層滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估（三）泄漏途徑：斷層和裂縫泄漏：蓋層中存在有潛在的封閉斷層和裂縫，極大地增加了CO2在封存系統(tǒng)中的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，其在地層上下壓差和CO2浮力的驅(qū)動(dòng)下會(huì)低速泄漏。第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估（三）泄漏途徑：開采枯竭的油藏和氣藏，由于研究數(shù)據(jù)和開發(fā)利用較為充分，是CO2地質(zhì)封存較為安全和理想的場所。但是，由于開采枯竭的油藏和氣藏的區(qū)域會(huì)存在很多鉆井，其中包括廢棄井，因此這類儲(chǔ)層的風(fēng)險(xiǎn)是CO2可能通過鉆井而泄漏，那些未被發(fā)現(xiàn)或者未能妥善處理的廢棄井是重要風(fēng)險(xiǎn)源。第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估（三）泄漏途徑：在CO2注入完畢之后，盡管井筒進(jìn)行完全密封，但在長期封存時(shí)間里，井筒完整性是無法在CO2環(huán)境中保證不損失的，這也就導(dǎo)致了在CO2注入-運(yùn)移-封存的整個(gè)過程中井筒是其泄漏逃逸的主要通道。封存區(qū)域井筒泄漏：第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估（三）泄漏途徑：石油行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)表明，由于操作不當(dāng)或者注氣井和采油并套管、封隔器、固井水泥環(huán)等的功能失效，廢棄注氣井或油井往往是重要的泄漏途徑之一。注氣井和采油井完整性的缺失長期以來一直被認(rèn)為是CO2地質(zhì)封存最有可能的泄漏途徑，尤其是當(dāng)存在廢棄注氣井或采油井的情況。（三）泄漏途徑：第三節(jié)、CO2封存風(fēng)險(xiǎn)評估深部咸水層封存的CO2潛在泄漏也主要通過上述途徑，但它與枯竭油氣藏的主要差異是，其蓋層對CO2的密閉性沒有經(jīng)過時(shí)間考驗(yàn)