CN115341874A - 煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法及系统 - Google Patents
煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115341874A CN115341874A CN202210794038.5A CN202210794038A CN115341874A CN 115341874 A CN115341874 A CN 115341874A CN 202210794038 A CN202210794038 A CN 202210794038A CN 115341874 A CN115341874 A CN 115341874A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- area
- sequestration
- carbon
- coal seam
- cost
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 213
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 197
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 197
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 title claims abstract description 193
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 114
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims abstract description 43
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 claims abstract description 43
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000009933 burial Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000011161 development Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 37
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 17
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 8
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 7
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 40
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010187 selection method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
- E21B41/005—Waste disposal systems
- E21B41/0057—Disposal of a fluid by injection into a subterranean formation
- E21B41/0064—Carbon dioxide sequestration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G5/00—Storing fluids in natural or artificial cavities or chambers in the earth
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/006—Production of coal-bed methane
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/164—Injecting CO2 or carbonated water
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
本发明提供一种煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法及系统，方法包括：获取区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度；根据区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度通过备选区域判别标准进行筛选，初步确定备选区域；在备选区域开展CO2与CH4竞争吸附实验，得到CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数；根据CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数通过碳封存位置判别标准确定碳封存可选区域；获取碳封存可选区域碳封存成本及碳减排收益；根据碳封存成本判别标准确定碳封存方式。本发明提供的方法可靠性强，适用范围广，有助于快速筛选出具有高收益高碳储存量的封存址区以及合适的封存方法。
Description
技术领域
本发明涉及碳封存技术领域，特别是指一种煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法及系统。
背景技术
在兼顾经济发展与碳排放长远目标的背景下，未来实现碳中和将更多依赖于碳封存等负碳排放技术。煤炭作为CO2的天然吸附剂，在煤层封存CO2的同时可实现煤层气的高效采收，具有明显的经济优势。目前，我国各类难开采或不可开采的煤层数量众多，其中存在大量未开发煤层气或大量可储气煤层空间，而对于煤层CO2封存选址及封存方式选址的研究较少，未能形成系统有效的选址方法。
相关技术提供的方法通过对碳封存涉及到的因素进行了分析，并根据分析结果得出封存启示。
但是相关技术提供的方法简单、粗略，没有针对不同情况进行区分，可实施性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法及系统，可以解决相关技术提供的方法简单、粗略，没有针对不同情况进行区分，可实施性差的问题。
本发明实施例提供的技术方案如下所示：
一方面，提供了一种煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法，所述方法包括：
获取区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度；
根据所述区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度通过备选区域判别标准进行筛选，初步确定备选区域；
在所述备选区域开展CO2与CH4竞争吸附实验，得到CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数；
根据所述CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数通过碳封存位置判别标准确定碳封存可选区域；
获取所述碳封存可选区域碳封存成本及碳减排收益；
根据碳封存成本判别标准确定碳封存方式。
在一种可选的实施例中，所述获取所述碳封存可选区域碳封存成本及碳减排收益，包括：
获取煤层气高含量区域煤层气开发及运输的额外成本以及煤层气开发收益。
在一种可选的实施例中，所述备选区域判别标准包括：
所选的区域煤层中应包括难采煤层或不可采煤层；
所选的区域煤层埋深在1km～2km范围内，煤层周围500m-600m范围内无断层或只含有封闭断层，且顶底板岩层质密。
在一种可选的实施例中，所述碳封存位置判别标准包括：
获取备选区域煤层气含量；
获取备选区域煤层煤样吸附能力；
当所述备选区域煤层气含量大于第一预设值时，所述备选区域煤层CO2吸附量与CH4吸附量之比大于第二预设值时，将该区域作为碳封存可选区域。
在一种可选的实施例中，所述根据所述CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数确定碳封存可选区域，包括：
获取封存区域每口井开设成本；
获取封存区域碳减排收益；
根据所述封存区域每口井开设成本以及封存区域碳减排收益确定碳封存可选区域。
在一种可选的实施例中，所述获取封存区域每口井开设成本包括：
获取每米钻井工程造价，获取钻孔长度；
根据所述每米钻井工程造价以及钻孔长度得到所述封存区域每口井开设成本。
在一种可选的实施例中，所述获取封存区域碳减排收益包括：
获取封存区域开设井的数量，根据所述封存区域开设井的数量以及封存区域每口井开设成本得到封存区域碳减排收益。
在一种可选的实施例中，所述获取开设井的数量，包括：
获取封存区域CH4利用收益与开井成本；
根据所述封存区域CH4利用收益与开井成本差值确定要开设井的数量。
在一种可选的实施例中，所述获取开设井的数量，还包括：
获取甲烷采集运输的额外成本，
根据如下公式判断开井数量：
当Y2＝Y1×V0－Z≥Y3时，封存工程开设两口井，否则开设一口井；
其中，Y2为封存区域CH4利用总收益，V0为备选区域煤层气含量，Z为甲烷采集运输的额外成本，Y3为每口井开设成本。
另一方面，提供了一种煤层碳封存区域选址与封存方式确定系统，所述系统包括：
第一获取单元，用于获取区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度；
第二获取单元，用于根据所述区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度通过备选区域判别标准进行筛选，初步确定备选区域；
第三获取单元，用于在所述备选区域开展CO2与CH4竞争吸附实验，得到CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数；
第四获取单元，用于根据所述CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数通过碳封存位置判别标准确定碳封存可选区域；
第五获取单元，用于获取所述碳封存可选区域碳封存成本及碳减排收益；
确定单元，用于根据碳封存成本判别标准确定碳封存方式。
本发明实施例提供的方法至少具有以下有益效果：
本发明实施例提供的方法可靠性强，适用范围广，并且通过从成本和收益出发确定碳封存方式，有助于快速筛选出具有高收益高碳储存量的封存址区以及合适的封存方法。
附图说明
图1为本发明一种煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法流程示意图；
图2为实施例1提供的煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法具体流程示意图；
图3为本发明实施例提供的碳封存区域选址与确定封存方式现场情况示意图；
图4为本发明一种煤层碳封存区域选址与封存方式确定系统框架示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法流程示意图，方法包括：
S101、获取区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度。
S102、根据区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度通过备选区域判别标准进行筛选，初步确定备选区域。
S103、在备选区域开展CO2与CH4竞争吸附实验，得到CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数。
S104、根据CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数通过碳封存位置判别标准确定碳封存可选区域。
S105、获取碳封存可选区域碳封存成本及碳减排收益。
S106、根据碳封存成本判别标准确定碳封存方式。
本发明实施例提供的方法至少具有以下有益效果：
本发明实施例提供的方法可靠性强，适用范围广，并且通过从成本和收益出发确定碳封存方式，有助于快速筛选出具有高收益高碳储存量的封存址区以及合适的封存方法。
以下将通过可选的实施例进一步解释和描述本发明实施例提供的方法。
S101、获取区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度。
可以理解的是，煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度可以根据以往的地质勘探资料获得。
S102、根据区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度通过备选区域判别标准进行筛选，初步确定备选区域。
进一步地，通过已经得到的区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度可以得到该区域煤层的基本情况，通过上述已知的区域煤层基本情况，可以初步确定符合封存要求的煤层区域，即初步确定备选区域。
S103、在备选区域开展CO2与CH4竞争吸附实验，得到CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数。
在已知上述情况的煤层区域不同位置进行钻孔取芯，测试煤层孔隙率，测定煤层气含量并开展CO2与CH4竞争吸附实验，获得CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量及吸附量倍数关系等参数，根据上述参数，利用碳封存位置判别标准确定碳封存可选区域。
S104、根据CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数通过碳封存位置判别标准确定碳封存可选区域。
煤层孔隙表面对CO2与CH4气体的吸附能力不同导致两者的竞争吸附。CO2气体分子与煤孔隙表面的吸附作用力大于CH4气体，因此，CO2注入煤层后会将CH4气体置换出。CO2吸附和CH4解吸的过程会造成煤体的基质收缩和膨胀，当气体分子吸附在煤基质表面时，会降低煤表面分子所受的向内的吸引力，造成表面张力减小，从而导致煤体积膨胀，同理，气体解吸离开煤表面会形成煤基质收缩。通过CO2与CH4竞争吸附实验得到的参数可以进一步缩小碳封存区域的范围，通过上述参数剔除掉不符合条件的煤层区域，确定碳封存可选区域。
S105、获取碳封存可选区域碳封存成本及碳减排收益。
可以理解的是，相关技术提供的方法在确定碳封存区域时并没有考虑到可选区域碳封存成本及碳减排收益。但是如果该区域煤层碳封存的成本过高或者碳减排收益过低，还继续对该区域进行碳封存的话势必会得不偿失，增加封存成本。而本发明实施例通过对碳封存可选区域碳封存成本进行考量，当碳封存成本超过预设标准时，则放弃对该区域的碳封存，或者当碳减排收益不符合该区域所对应的政策时，则放弃对该区域的碳封存。需要说明的是，本发明实施例提供的碳封存预设标准可以根据该区域的整体需要进行确定，本发明实施例对此不作限定。
在一种可选的实施例中，获取碳封存可选区域碳封存成本及碳减排收益，包括：
获取煤层气高含量区域煤层气开发及运输的额外成本以及煤层气开发收益。
可以理解的是，碳封存可选区域包括煤层气高含量区域和煤层气普通含量区域。而针对煤层气高含量区域基于其煤层气含量较高，则还应该考虑煤层气开发和运输的额外成本等，以保证计算结果的准确性。
在一种可选的实施例中，备选区域判别标准包括：
所选的区域煤层中应包括难采煤层或不可采煤层；
所选的区域煤层埋深在1km～2km范围内，煤层周围500m-600m范围内无断层或只含有封闭断层，且顶底板岩层质密。
在所选的区域煤层中对其进行划分，示例的，可以根据煤层历史资料获取的区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度对煤层进行初步判断，确定哪些煤层是难采煤层，那些是不可采煤层。
作为一种示例，所选的区域煤层埋深可以在1km、1.2km、1.3km、1.4km、1.5km、1.6km、1.7km、1.8km、1.9km、2.0km等。煤层周围500m、510m、520m、530m、540m、550m、560m、570m、580m、590m、600m等范围内无断层或只含有封闭断层。
在一种可选的实施例中，碳封存位置判别标准包括：
获取备选区域煤层气含量；
获取备选区域煤层煤样吸附能力；
当备选区域煤层气含量大于第一预设值时，备选区域煤层CO2吸附量与CH4吸附量之比大于第二预设值时，将该区域作为碳封存可选区域。
需要说明的是，本发明实施例提供的碳封存位置判别标准不是一个固定不变的标准，在根据该标准进行判断时先要获取备选区域煤层气含量以及备选区域煤层煤样吸附能力。
进一步地，本发明实施例提供的第一预设值可以根据煤层所在区域的情况进行确定，本发明实施例对此不做限定。第二预设值可以为2。
在一种可选的实施例中，根据CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数确定碳封存可选区域，包括：
获取封存区域每口井开设成本；
获取封存区域碳减排收益；
根据封存区域每口井开设成本以及封存区域碳减排收益确定碳封存可选区域。
可以理解的是，碳封存可选区域需要考虑到碳封存区域的开采成本，而该区域碳封存成本包括每口井的开设成本。进一步地，每口井的开设成本可以根据以往其余井的开设的历史成本数据获得。每个区域开设井的成本根据需要会有所不同，本发明实施例对每口井的开设成本不限于此。
在一种可选的实施例中，获取封存区域每口井开设成本包括：
获取每米钻井工程造价，获取钻孔长度；
根据每米钻井工程造价以及钻孔长度得到封存区域每口井开设成本。
在一种可选的实施例中，获取封存区域碳减排收益包括：
获取封存区域开设井的数量，根据封存区域开设井的数量以及封存区域每口井开设成本得到封存区域碳减排收益。
在一种可选的实施例中，获取开设井的数量，包括：
获取封存区域CH4利用收益与开井成本；
根据封存区域CH4利用收益与开井成本差值确定要开设井的数量。
在一种可选的实施例中，获取开设井的数量，还包括：
获取甲烷采集运输的额外成本，
根据如下公式判断开井数量：
当Y2＝Y1×V0－Z≥Y3时，封存工程开设两口井，否则开设一口井；
其中，Y2为封存区域CH4利用总收益，V0为备选区域煤层气含量，Z为甲烷采集运输的额外成本，Y3为每口井开设成本。
以下将通过具体实施例进一步解释和描述本发明实施例提供的方法。
实施例1
本实施例提供了一种煤层碳封存区域选址与确定封存方式的方法，适用于埋深在1km，煤层周围500m范围内无断层或只含有封闭断层，且顶底板岩层质密。具体地，该煤层碳封存区域选址与确定封存方式的方法的执行流程如图1所示，包括以下步骤：
结合已有地质勘探资料，根据备选区域判别标准，筛选出煤层埋深处于1km，煤层500m范围内无断层或含有封闭断层，煤层厚度大于5m，顶底板岩层质密的区域，初步确定备选区域。
在各备选区域不同位置钻孔取芯，测试煤层孔隙率，测定煤层气含量，并开展CO2与CH4竞争吸附实验，根据碳封存位置判别标准确定碳封存可选区域。
分别计算上述各可选区域碳封存成本及碳减排收益，针对煤层气含量较高区域还应计算煤层气开发及运输等额外成本以及煤层气开发收益，根据碳封存成本判别标准确定碳封存方式。
针对不同碳封存方式，计算各区域碳封存最终收益，根据碳封存收益判别标准，确定区域碳封存优先级高低，最终完成碳封存方式及封存区域选址。
其中，需要说明的是，开展CO2与CH4竞争吸附实验，实验环境压力、温度应和实际煤层环境一致，煤样充分解吸后，开展竞争吸附实验；测试各区域煤样吸附能力，煤层孔隙率高于5％的区域为可选区域；对上述含煤层气的可选区域煤样进行竞争吸附实验，当CO2吸附量与CH4吸附量之比大于2时，认为此区域CO2对煤体具有较强的竞争吸附能力。
其中，需要说明的是，各区域碳封存成本包括：钻井成本，设每米钻井工程造价为N，钻孔长度为L，井开设数量为n，则每口井开设成本为Y3＝N×L；若区域含有煤层气，则还需计算煤层气开发及运输成本等额外成本为Z。
其中，需要说明的是，碳封存收益包括碳减排收益和煤层气开发收益。碳减排收益的计算方式为：根据地质勘探资料，确定煤层总体积V1，设实验所得的单位体积煤样CO2吸附量为M0，则该区域CO2总吸附量V2＝V1×M0；设当地碳交易市场的碳价格为X0，则该址区碳减排收益为Y4＝V2×X0；煤层气开发收益计算方式为：设单位体积CH4价值为Y1，区域CH4开发总收益为Y2，甲烷采集运输等额外成本为Z，则当Y2＝Y1×V0－Z≥Y3时，封存工程开设两口井，否则开设一口井；
对于不同封存方式，判断封存址区优先级的碳封存收益判别标准不同：若封存工程仅开设一口井，依据最终收益Y0，即Y0＝Y4－Y3差值大小确定各封存址区优先级；若开设两口井，则在上述单口井收益算法的基础上加上甲烷开发收益和第二口井开设成本的差值，即Y5＝Y2－Y3，最终收益Y0＝Y4+Y2－2×Y3，地区碳减排最终收益Y0越大，址区碳封存优先级越高。
综上，本实施例的碳封存区域选址与确定封存方式的方法通过备选区域判别标准、碳封存区域判别标准、碳封存成本判别标准及碳封存收益判别标准四步判别过程，在确定选址区域和封存方式的同时，确定各区域优先级，有助于降低选址成本和选址时间，并保证所选址区符合国家碳封存需求，方法适用范围广，使用成本低，准确度高。
第二实施例
本实施例提供了的煤层碳封存区域选址与确定封存方式的方法，适用于埋深在2km，煤层周围500m范围内无断层或只含有封闭断层，且顶底板岩层质密。具体地，该煤层碳封存区域选址与确定封存方式的方法的执行流程如图2所示，包括以下步骤：
请参见图3，根据地质勘探资料，获得区域煤层埋深、连续性、煤层厚度，利用备选区域判别标准初步确定碳封存备选区域1；
在碳封存备选区域1内不同位置布置取芯钻孔2对煤层3钻孔取芯，测试煤层孔隙率，测定煤层气含量，并开展CO2与CH4竞争吸附实验，获得CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量及吸附量倍数关系等参数；
根据上述参数，利用碳封存位置判别标准确定碳封存可选区域3；
分别计算上述各可选区域碳封存成本及碳减排收益，根据碳封存成本判别标准确定碳封存方式，在区域煤层开设CO2注气井4和CH4抽采井5；
计算区域碳封存最终收益，根据碳封存收益判别标准，确定区域碳封存优先级高低，最终完成碳封存方式及封存区域选址。
其中需要说明的是，开展CO2与CH4竞争吸附实验，实验环境压力、温度应和实际煤层环境一致，煤样充分解吸后，开展竞争吸附实验；测试各区域煤样吸附能力，煤层孔隙率不小于10％的区域为可选区域；对上述含煤层气的可选区域煤样进行竞争吸附实验，当CO2吸附量与CH4吸附量之比大于2时，认为此区域CO2对煤体具有较强的竞争吸附能力。
其中需要说明的是，本实施例中，所述区域为具有煤层气开发价值的区域，因此开设两口井，其成本及收益计算包括：
钻井成本，设每米钻井工程造价为N，钻孔长度为L，井开设数量为n，则每口井开设成本为Y3＝N×L；根据地质勘探资料，确定煤层总体积V1，单位体积煤样CO2吸附量为M0，则该区域CO2总吸附量V2＝V1×M0；设当地碳交易市场的碳价格为X0，则该址区碳减排收益为Y4＝V2×X0；煤层气开发收益计算方式为：设单位体积CH4价值为Y1，区域CH4开发总收益为Y2，甲烷采集运输等额外成本为Z，则Y2＝Y1×V0－Z；最终收益Y0＝Y4+Y2－2×Y3，
综上，本实施例以区域的煤层埋深、连续性、煤层厚度为基础，利用备选区域判别标准确定备选区域，在备选区域内不同位置钻孔取芯进行CO2与CH4竞争吸附实验，测定CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量及吸附量倍数关系等参数，利用碳封存位置判别标准确定碳封存可选区域，通过计算个可选区域碳封存成本和碳减排收益，确定碳封存方式，最后通过计算碳封存最终收益确定碳封存区域优先级，从而确定碳封存选址。
另一方面，请参见图4，还提供了一种煤层碳封存区域选址与封存方式确定系统，系统包括：
第一获取单元201，用于获取区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度；
第二获取单元202，用于根据区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度通过备选区域判别标准进行筛选，初步确定备选区域；
第三获取单元203，用于在备选区域开展CO2与CH4竞争吸附实验，得到CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数；
第四获取单元204，用于根据CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数通过碳封存位置判别标准确定碳封存可选区域；
第五获取单元205，用于获取碳封存可选区域碳封存成本及碳减排收益；
确定单元206，用于根据碳封存成本判别标准确定碳封存方式。
在一种可选的实施例中，备选区域判别标准包括：
所选的区域煤层中应包括难采煤层或不可采煤层；
所选的区域煤层埋深在1km～2km范围内，煤层周围500m-600m范围内无断层或只含有封闭断层，且顶底板岩层质密。
在一种可选的实施例中，碳封存位置判别标准包括：
获取备选区域煤层气含量；
获取备选区域煤层煤样吸附能力；
当备选区域煤层气含量大于第一预设值时，备选区域煤层CO2吸附量与CH4吸附量之比大于第二预设值时，将该区域作为碳封存可选区域。
在一种可选的实施例中，第四获取单元304，用于获取封存区域每口井开设成本；
获取封存区域碳减排收益；
根据封存区域每口井开设成本以及封存区域碳减排收益确定碳封存可选区域。
在一种可选的实施例中，第四获取单元304，用于获取每米钻井工程造价，获取钻孔长度；
根据每米钻井工程造价以及钻孔长度得到封存区域每口井开设成本。
在一种可选的实施例中，第四获取单元304，用于获取封存区域开设井的数量，根据封存区域开设井的数量以及封存区域每口井开设成本得到封存区域碳减排收益。
在一种可选的实施例中，第四获取单元304，用于获取封存区域CH4利用收益与开井成本；
根据封存区域CH4利用收益与开井成本差值确定要开设井的数量。
在一种可选的实施例中，第四获取单元304，用于获取甲烷采集运输的额外成本，
根据如下公式判断开井数量：
当Y2＝Y1×V0－Z≥Y3时，封存工程开设两口井，否则开设一口井；
其中，Y2为封存区域CH4利用总收益，V0为备选区域煤层气含量，Z为甲烷采集运输的额外成本，Y3为每口井开设成本。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度；
根据所述区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度通过备选区域判别标准进行筛选，初步确定备选区域；
在所述备选区域开展CO2与CH4竞争吸附实验，得到CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数；
根据所述CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数通过碳封存位置判别标准确定碳封存可选区域；
获取所述碳封存可选区域碳封存成本及碳减排收益；
根据碳封存成本判别标准确定碳封存方式。
2.根据权利要求1所述的煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法，其特征在于，所述获取所述碳封存可选区域碳封存成本及碳减排收益，包括：
获取煤层气高含量区域煤层气开发及运输的额外成本以及煤层气开发收益。
3.根据权利要求1所述的煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法，其特征在于，所述备选区域判别标准包括：
所选的区域煤层中应包括难采煤层或不可采煤层；
所选的区域煤层埋深在1km～2km范围内，煤层周围500m-600m范围内无断层或只含有封闭断层，且顶底板岩层质密。
4.根据权利要求1所述的煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法，其特征在于，所述碳封存位置判别标准包括：
获取备选区域煤层气含量；
获取备选区域煤层煤样吸附能力；
当所述备选区域煤层气含量大于第一预设值时，所述备选区域煤层CO2吸附量与CH4吸附量之比大于第二预设值时，将该区域作为碳封存可选区域。
5.根据权利要求1所述的煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法，其特征在于，所述根据所述CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数确定碳封存可选区域，包括：
获取封存区域每口井开设成本；
获取封存区域碳减排收益；
根据所述封存区域每口井开设成本以及封存区域碳减排收益确定碳封存可选区域。
6.根据权利要求5所述的煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法，其特征在于，所述获取封存区域每口井开设成本包括：
获取每米钻井工程造价，获取钻孔长度；
根据所述每米钻井工程造价以及钻孔长度得到所述封存区域每口井开设成本。
7.根据权利要求6所述的煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法，其特征在于，所述获取封存区域碳减排收益包括：
获取封存区域开设井的数量，根据所述封存区域开设井的数量以及封存区域每口井开设成本得到封存区域碳减排收益。
8.根据权利要求7所述的煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法，其特征在于，所述获取开设井的数量，包括：
获取封存区域CH4利用收益与开井成本；
根据所述封存区域CH4利用收益与开井成本差值确定要开设井的数量。
9.根据权利要求8所述的煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法，其特征在于，所述获取开设井的数量，还包括：
获取甲烷采集运输的额外成本，
根据如下公式判断开井数量：
当Y2＝Y1×V0－Z≥Y3时，封存工程开设两口井，否则开设一口井；
其中，Y2为封存区域CH4利用总收益，V0为备选区域煤层气含量，Z为甲烷采集运输的额外成本，Y3为每口井开设成本。
10.一种煤层碳封存区域选址与封存方式确定系统，其特征在于，所述系统包括：
第一获取单元，用于获取区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度；
第二获取单元，用于根据所述区域煤层埋深、煤层连续性以及煤层厚度通过备选区域判别标准进行筛选，初步确定备选区域；
第三获取单元，用于在所述备选区域开展CO2与CH4竞争吸附实验，得到CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数；
第四获取单元，用于根据所述CO2与CH4单一吸附量、竞争吸附量以及吸附量倍数关系参数通过碳封存位置判别标准确定碳封存可选区域；
第五获取单元，用于获取所述碳封存可选区域碳封存成本及碳减排收益；
确定单元，用于根据碳封存成本判别标准确定碳封存方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210794038.5A CN115341874B (zh) | 2022-07-07 | 2022-07-07 | 煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210794038.5A CN115341874B (zh) | 2022-07-07 | 2022-07-07 | 煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115341874A true CN115341874A (zh) | 2022-11-15 |
| CN115341874B CN115341874B (zh) | 2023-08-04 |
Family
ID=83947638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210794038.5A Active CN115341874B (zh) | 2022-07-07 | 2022-07-07 | 煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115341874B (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5419396A (en) * | 1993-12-29 | 1995-05-30 | Amoco Corporation | Method for stimulating a coal seam to enhance the recovery of methane from the coal seam |
| US20040200618A1 (en) * | 2002-12-04 | 2004-10-14 | Piekenbrock Eugene J. | Method of sequestering carbon dioxide while producing natural gas |
| US20050194133A1 (en) * | 2003-02-28 | 2005-09-08 | Yates Petroleum Corporation | Methods of evaluating undersaturated coalbed methane reservoirs |
| US20090178797A1 (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-16 | Besst, Inc. | Groundwater monitoring technologies applied to carbon dioxide sequestration |
| WO2010109340A2 (en) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | Schlumberger Technology Corporation | Method, apparatus and system for a supervisory system for carbon sequestration |
| US20100318337A1 (en) * | 2006-10-30 | 2010-12-16 | Bailey William J | Method, apparatus and system for modeled carbon sequestration |
| CN102942006A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-02-27 | 河南理工大学 | 封存二氧化碳的方法 |
| CN103079671A (zh) * | 2010-04-30 | 2013-05-01 | 彼得·艾森伯格尔 | 捕集和封存二氧化碳的系统和方法 |
| CN103323887A (zh) * | 2013-07-09 | 2013-09-25 | 中煤科工集团重庆研究院 | 一种煤矿采动稳定区煤层气储量的评估方法及系统 |
| EP3006538A1 (en) * | 2014-10-10 | 2016-04-13 | Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM) | Method for improving co2 injectivity by reducing irreducible water saturation around wellbore in underground gas storage layer |
| CN107172626A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-09-15 | 中国矿业大学 | 一种co2地质封存区域的传感网络节点定位优化方法 |
| CN114320447A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-12 | 北京科技大学 | 一种深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法 |
-
2022
- 2022-07-07 CN CN202210794038.5A patent/CN115341874B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5419396A (en) * | 1993-12-29 | 1995-05-30 | Amoco Corporation | Method for stimulating a coal seam to enhance the recovery of methane from the coal seam |
| US20040200618A1 (en) * | 2002-12-04 | 2004-10-14 | Piekenbrock Eugene J. | Method of sequestering carbon dioxide while producing natural gas |
| US20050194133A1 (en) * | 2003-02-28 | 2005-09-08 | Yates Petroleum Corporation | Methods of evaluating undersaturated coalbed methane reservoirs |
| US20100318337A1 (en) * | 2006-10-30 | 2010-12-16 | Bailey William J | Method, apparatus and system for modeled carbon sequestration |
| US20090178797A1 (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-16 | Besst, Inc. | Groundwater monitoring technologies applied to carbon dioxide sequestration |
| WO2010109340A2 (en) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | Schlumberger Technology Corporation | Method, apparatus and system for a supervisory system for carbon sequestration |
| CN103079671A (zh) * | 2010-04-30 | 2013-05-01 | 彼得·艾森伯格尔 | 捕集和封存二氧化碳的系统和方法 |
| CN102942006A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-02-27 | 河南理工大学 | 封存二氧化碳的方法 |
| CN103323887A (zh) * | 2013-07-09 | 2013-09-25 | 中煤科工集团重庆研究院 | 一种煤矿采动稳定区煤层气储量的评估方法及系统 |
| EP3006538A1 (en) * | 2014-10-10 | 2016-04-13 | Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM) | Method for improving co2 injectivity by reducing irreducible water saturation around wellbore in underground gas storage layer |
| CN107172626A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-09-15 | 中国矿业大学 | 一种co2地质封存区域的传感网络节点定位优化方法 |
| US20200024930A1 (en) * | 2017-04-18 | 2020-01-23 | China University Of Mining And Technology | Method for Optimizing Sensor Network Node Location in Geological CO2 Storage Area |
| CN114320447A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-12 | 北京科技大学 | 一种深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| 何学秋等: "煤层CO2安全封存研究进展与展望", 煤炭科学技术, vol. 50, no. 1, pages 212 - 219 * |
| 侯丽等: "山西省二氧化碳捕集利用及封存(CCUS)技术应用选址初探", 环境与可持续发展, vol. 41, no. 6, pages 83 - 85 * |
| 姚素平;汤中一;谭丽华;裴文明;: "江苏省CO_2煤层地质封存条件与潜力评价", 高校地质学报, no. 02 * |
| 孙亮等: "CO2地质封存选址标准研究", 生态经济, no. 7, pages 33 - 38 * |
| 蔡颖等: "多重地质属性约束下CO2-ECBM选址原则及实例", 煤炭学报, vol. 45, no. 12, pages 4111 - 4120 * |
| 高莎莎;王延斌;: "煤层碳封存的物理化学反应及选址启示", 煤炭技术, no. 02 * |
| 鹿雯;: "强化煤层气采收率的深部煤层封存CO_2技术(CO_2-ECBM)进展研究", 环境科学与管理, no. 11 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115341874B (zh) | 2023-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| White et al. | Sequestration of carbon dioxide in coal with enhanced coalbed methane recovery a review | |
| Allis et al. | Natural CO2 reservoirs on the Colorado Plateau and southern Rocky Mountains: Candidates for CO2 sequestration | |
| Oudinot et al. | CO2 injection performance in the Fruitland coal fairway, San Juan Basin: results of a field pilot | |
| PL177504B1 (pl) | Sposób określania charakterystyki polepszonego odzyskiwania metanu ze stałej węglowej podziemnej formacji | |
| US20070143024A1 (en) | Method for Determining the Acid Gas Storage Capacities of a Geologic Medium by Means of a Multiphase Reactive Transport Model | |
| US20080162056A1 (en) | Method and apparatus for determination of gas in place | |
| Barnaby et al. | Strontium isotopic signatures of oil-field waters: Applications for reservoir characterization | |
| Wilkinson et al. | Plumbing the depths: Testing natural tracers of subsurface CO2 origin and migration, Utah | |
| Bustin et al. | Learnings from a failed nitrogen enhanced coalbed methane pilot: Piceance Basin, Colorado | |
| Leslie et al. | Quantification of solubility trapping in natural and engineered CO2 reservoirs | |
| Tian et al. | Evaluating the recovery potential of CH4 by injecting CO2 mixture into marine hydrate-bearing reservoirs with a new multi-gas hydrate simulator | |
| Pashin et al. | Geologic screening criteria for sequestration of CO2 in coal: quantifying potential of the Black Warrior coalbed methane fairway, Alabama | |
| Edmunds et al. | Palaeowaters in the aquifers of the coastal regions of southern and eastern England | |
| Utley et al. | Multi-Isotope Geochemical Baseline Study of the Carbon Management Canada Research Institutes CCS Field Research Station (Alberta, Canada), Prior to CO2 Injection | |
| Lindquist | Petroleum systems of the Po Basin province of northern Italy and the northern Adriatic Sea: Porto Garibaldi (biogenic), Meride/Riva di Solto (thermal), and Marnoso Arenacea (thermal) | |
| CN115341874A (zh) | 煤层碳封存区域选址与封存方式确定方法及系统 | |
| Tewari et al. | Combining Science, Technology and Economics for Making CO2 Capture and Storage Integral in Sustainable Energy Transition | |
| Amorino et al. | CO2 geological storage by ECBM techniques in the Sulcis area (SW Sardinia Region, Italy). | |
| Riese et al. | New insights on the hydrocarbon system of the Fruitland Formation coal beds, northern San Juan Basin, Colorado and New Mexico, USA | |
| Close et al. | Importance, genesis and recognition of fracture permeability in Fruitland coalbed methane reservoirs of the northern San Juan Basin, Colorado and New Mexico | |
| Jakobsson et al. | Historical performance of gas injection of Ekofisk | |
| Chen et al. | Assessing the potential for CO2 storage in shallow coal seams using gas geochemistry: A case study from Qinshui Basin, North China | |
| Bustin et al. | Horseshoe Canyon and Belly River coal measures, south central Alberta: Part 1—Total original gas-in-place | |
| Stevens et al. | Natural CO2 analogs for Carbon Sequestration | |
| Popp et al. | Geological factors affecting methane in the Beckley coalbed |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |