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美国墨西哥湾沿岸石油和天然气井调查 及二氧化碳地质储存推断* Jean-Philippe Nicot (Bureau of Economic Geology,Jackson School of Geosciences, The University of Texas at Austin,Austin, TX 78713, USA) 翻译:崔秀凌;校对:何雪洲 【摘 要】 石油和天然气地下区域已经证明为油气永久存储的可靠的潜在圈闭,二氧化碳储存于这些区域被直接地视为储存大气二氧化碳的可靠选择。而美国北部碳储存最有前景的领域之一,墨西哥湾沿岸也已经进行了一个多世纪的钻进工作,打穿了许多极好的封闭层(125,000井, 面积大于50,000 km2)。因而,钻井,特别是老的废弃井将是储存的二氧化碳主要的渗漏途径。本文对井的空间和深度分布提出了统计资料,这些资料来自公开领域的原始资料和与墨西哥湾沿岸过去填塞和废弃条例有关的这些资料。地面井密度平均为每平方公里2.4个钻井,局部非常高,但是大多数区域还是很低。深度在2,440和3,660 以下,平均井穿透密度分别下降到0.27和0.05 个钻井/km2,天然缓解因素诸如高渗透层和“隆起的”页岩还起到了限制这些气体直接传入到浅层和地表的作用。 【关键词】 井密度 钻井数量 废弃 井渗漏 碳储存 概述和背景 地质二氧化碳气体已经被认为是缓解大气中二氧化碳增加的重要途径,已被推荐为解决全球变暖的一种方法。这种方法包括深层注入超临界二氧化碳(几乎和水的密度一样,但是粘度小10倍,实际上是压力和温度的作用)到地下渗透层—一般为砂岩层。二氧化碳注入并非是新技术。操作人员每年注入二氧化碳30 Mt,也许其中的一半再循环进入到二叠系盆地(美国德克萨斯州-新墨西哥州),这样有助于增加石油开采率。尽管有丰富的二氧化碳注入到深层地下储层的经验,但是,目前几乎没有可利用的资料说明二氧化碳在地下运移的最终结果。即使有的话,也很少有关于实际渗透率、渗漏途径、包括井,特别是较老的井和断层方面公开使用的资料。这两者都是从注入层到浅表或者地表的直接管道输送方式。与井渗漏有关的三个主要变量:井密度(每单位面积井的数量)、深度信息(总井深度和完井层段)和井年龄。较老的井被更多地认为是渗漏的,因为20世纪环境标准变得越来越严格,那时钻井,井的材料质量欠佳。许多出版的文献已经描述了具体的井渗漏路径。当这眼井不仅仅是废弃的裸井时,水泥和套管之间的界面以及水泥和管道之间的界面都特别地受关注。 德克萨斯州与油、气活动有关的井大约有1百多万眼,甚至更多,一般都是浅水井。世界各地井密度图指出,这个渗漏问题在墨西哥湾西部(主要是德克萨斯州)和加拿大阿尔伯达盆地最为突出。简易地计算出穿过德克萨斯州的696,000 km2区域的井密度为1.6口井/km2(4口井/mi2)。德克萨斯海湾沿岸的井密度是2.4口井/km2(127,000口井,覆盖52,000 km2) (图1),但是,它空间分布不均匀,在包含圈闭和油气的区域明显地密集。这些数字高于记录的整个阿尔伯达盆地(320,000口井,覆盖900,000 km2)的平均值,0.36 口井/km2,以及覆盖Alberta盆地Viking含水层(200,000 口井,覆盖468,000km2)的平均值,大于0.48口井/km2。这个数值还1 口井/km2)。非常实际的是,德克萨斯沿岸区域是关注的储存二氧化碳的富油区域(密封的圈闭多)。由此,就总的观点而言,这也给多处钻井带来了麻烦。这些地层含油已有上百万年历史,但是,至今还没有被许多的地下和地面之间的直接井管穿透。 图 1 沿德克萨斯州海湾下游沿岸地表井位置。注意休斯顿区域与Corpus Christi-Victoria 区域间的类型对比;前一个区域的大部分井和油气圈闭与盐穹有关;而Corpus Christi-Victoria 地区的盐穹较深或者没有。图中显示了100,000多眼井的位置(资料来源于RRC数字地图数据)。顶部插入图标出了研究区位置。底部插入图是根据县平均井密度合算的数字 有史以来(API)开始编制清单,随后调整了方案,数据收集的效率得到了很大的提高。德克萨斯州代理机构负责石油和天然气产业,德克萨斯州铁路委员会(RRC)建立了大量数据的数据库,这些数据并不都是电子格式。在县立法机构一般可以查到补充资料。RRC定期升级几个数据库,其中的一些是下面提到的工作的基础数据库。正如可提出证据加以证明的那样,井位置最完整的数据库是基于RRC GIS图(数字图数据)。这些数据库提供了位置的坐标、位置的可靠性和井类型。该“数字图数据”给出了穿过德克萨斯州1,100,000眼井位置的资料,包括来自含少许其他资
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