本發(fā)明涉及二氧化碳封存和環(huán)境安全監(jiān)測及預(yù)警，具體地涉及一種二氧化碳地質(zhì)封存方法。

背景技術(shù)：

1、碳捕集、封存及再利用技術(shù)ccus（carbon?capture，utilization?and?storage）作為一種大規(guī)模的溫室氣體減排技術(shù)，被認(rèn)為是一項(xiàng)能夠直接實(shí)現(xiàn)減碳的有效技術(shù)手段，對減少二氧化碳排放、保障能源資源安全，構(gòu)建生態(tài)文明和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供重要保障。地質(zhì)儲(chǔ)存是處置被捕獲二氧化碳以實(shí)現(xiàn)永久減排的主要途徑之一。?目前可用于二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存場所主要有沉積盆地內(nèi)的深部咸水含水層、枯竭中或廢棄的油氣田、廢棄的煤層、采空區(qū)等。其中深部咸水層具有分布范圍廣、厚度大、頂?shù)装甯羲粤己?、蓋層穩(wěn)定等特點(diǎn)，是未來規(guī)?；趸嫉刭|(zhì)儲(chǔ)存的主力空間，潛力巨大。二氧化碳在地下儲(chǔ)存過程中可能會(huì)通過斷層、裂縫或蓋層泄漏到地表或地下水中，造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞，需要對二氧化碳泄漏進(jìn)行監(jiān)測。然而，目前二氧化碳地質(zhì)封存方法對于二氧化碳泄漏的監(jiān)測效果不佳，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出設(shè)計(jì)一種二氧化碳地質(zhì)封存方法，能夠?qū)⒍趸甲⑷肟萁叩挠蜌馓锘蛏畈肯趟畬拥鹊刭|(zhì)體中，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的封存，同時(shí)還提高了二氧化碳泄漏監(jiān)測效果，以及時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)及判斷泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

3、一種二氧化碳地質(zhì)封存方法，包括：

4、選址：選擇二氧化碳封存地點(diǎn)，選擇深度大于800m地層，確定二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存區(qū)域；

5、鉆探與建井：在選定地點(diǎn)進(jìn)行鉆探，建立注入井和監(jiān)測井，注入井用于將二氧化碳注入地下，監(jiān)測井則用于實(shí)時(shí)監(jiān)測封存過程中的各項(xiàng)參數(shù)；

6、二氧化碳捕集與壓縮：捕集二氧化碳，并對二氧化碳進(jìn)行壓縮；

7、二氧化碳注入：將壓縮后的二氧化碳通過注入井注入到地下的儲(chǔ)集層中；

8、封存監(jiān)測：對封存過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，評估封存效果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，包括：

9、監(jiān)測系統(tǒng)部署：在選定的監(jiān)測點(diǎn)部署相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備；

10、數(shù)據(jù)采集與傳輸：采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街醒胩幚硐到y(tǒng)；

11、數(shù)據(jù)分析與處理：將獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)按照類型及時(shí)間點(diǎn)順序形成各類數(shù)據(jù)的時(shí)序曲線，遍歷各類數(shù)據(jù)的時(shí)序曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，得到關(guān)聯(lián)性數(shù)值；根據(jù)每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)差，估計(jì)時(shí)序曲線變化趨勢；基于關(guān)聯(lián)性數(shù)值、時(shí)序曲線變化趨勢對二氧化碳地質(zhì)封存過程進(jìn)行評估，量化評估數(shù)據(jù)，得到數(shù)據(jù)分析結(jié)果；

12、泄漏風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警：基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，評估co2封存的安全性和泄漏風(fēng)險(xiǎn)，如果檢測到潛在的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，立即發(fā)出預(yù)警，并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。

13、進(jìn)一步的，所述監(jiān)測設(shè)備包括地震檢波器、土壤氣體監(jiān)測設(shè)備、大氣監(jiān)測設(shè)備、各類傳感器等，用于監(jiān)測地震活動(dòng)、溫度、壓力、流量、氣體濃度等各類監(jiān)測數(shù)據(jù)。

14、進(jìn)一步的，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)差，估計(jì)時(shí)序曲線變化趨勢：

15、；

16、其中， w ij為第j類數(shù)據(jù)的第i個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)間點(diǎn)的變化趨勢差值， j ij表示第j類數(shù)據(jù)的第i個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)間點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)， j i-1 j表示第j類數(shù)據(jù)的第i-1個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)間點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)， j i+1 j表示第j類數(shù)據(jù)的第i+1個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)間點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)。

17、進(jìn)一步的，基于關(guān)聯(lián)性數(shù)值、時(shí)序曲線變化趨勢對二氧化碳地質(zhì)封存過程進(jìn)行評估：

18、；

19、其中，p為評估值，r為關(guān)聯(lián)性數(shù)值，m為數(shù)據(jù)時(shí)間點(diǎn)個(gè)數(shù)， l為數(shù)據(jù)類型個(gè)數(shù)，dij為第j類數(shù)據(jù)的第i個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)間點(diǎn)的權(quán)重， w ij為第j類數(shù)據(jù)的第i個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)間點(diǎn)的變化趨勢差值。

20、進(jìn)一步的，基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，評估co2封存的安全性和泄漏風(fēng)險(xiǎn)，具體過程為：

21、判斷評估值p所屬區(qū)間：[p1,p2)、[p2,p3)、[p3,p4)；若p小于p1或落入?yún)^(qū)間[p1,p2)內(nèi)，則判定為安全，無泄漏風(fēng)險(xiǎn)；若p落入?yún)^(qū)間[p2,p3)內(nèi)，則判定為ⅰ級泄漏風(fēng)險(xiǎn)；若p落入?yún)^(qū)間[p3,p4)內(nèi)，則判定為ⅱ級泄漏風(fēng)險(xiǎn)；若p大于p4，則判定為ⅲ級以上泄漏風(fēng)險(xiǎn)，如果檢測到潛在的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，立即發(fā)出預(yù)警，并針對風(fēng)險(xiǎn)級別采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。

22、進(jìn)一步的，所述二氧化碳地質(zhì)封存方法，還包括二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存潛力評價(jià)，所述二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存潛力評價(jià)包括建立二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存監(jiān)測技術(shù)方法體系、建立二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存適宜性評價(jià)體系、建立二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存潛力評價(jià)體系。

23、進(jìn)一步的，建立二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存監(jiān)測技術(shù)方法體系：①二氧化碳注入速率、注入壓力和地層壓力監(jiān)測；②井孔完整性監(jiān)測；③儲(chǔ)層地球化學(xué)監(jiān)測；④深部二氧化碳運(yùn)移的監(jiān)測；⑤淺部含水層監(jiān)測；⑥包氣帶和地表監(jiān)測；

24、進(jìn)一步的，建立二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存適宜性評價(jià)體系：

25、評價(jià)指標(biāo)選?。荷w層、儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)、地表特征、水文地質(zhì)特征等；

26、評價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定：采用1～9標(biāo)度法使判斷定量化，根據(jù)評比給出權(quán)值，然后根據(jù)分層結(jié)構(gòu)和上下層間的指標(biāo)隸屬關(guān)系，構(gòu)建判斷矩陣：

27、；

28、其中，r為判斷矩陣，滿足bij=1/bji；bij為對指標(biāo)而言，bi對bj的相對重要程度，i,j=1,2,...,n；

29、計(jì)算指標(biāo)權(quán)重：采用和積法計(jì)算各層指標(biāo)對系統(tǒng)目標(biāo)的合成權(quán)重，進(jìn)行總排序，以確定最底分層要素的重要程度；所述和積法采用?n?個(gè)列向量的算術(shù)平均值作為權(quán)重向量：

30、；

31、其中，i,j,k=1,2,...,n，表示第j列各元素之和；

32、圖形空間處理：利用gis的空間分析功能對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成單個(gè)評價(jià)指標(biāo)的適宜性評價(jià)圖，然后采用空間疊合分析和緩沖區(qū)分析，將兩個(gè)地理對象的圖層進(jìn)行疊合；

33、地質(zhì)儲(chǔ)存適宜性評價(jià)分區(qū)：在評價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定和圖形空間處理基礎(chǔ)上，對各指標(biāo)進(jìn)行判別、提取，再以綜合指數(shù)法進(jìn)行信息的空間疊加得出適宜性評價(jià)結(jié)果，最后按照分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存適宜性評價(jià)分區(qū)：

34、；

35、其中， x為綜合指數(shù)； x i為指標(biāo)性狀取值； a i為指標(biāo)權(quán)重； s為評價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

36、進(jìn)一步的，建立二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存潛力評價(jià)體系：

37、二氧化碳儲(chǔ)存潛力評價(jià)公式表示為：

38、；

39、其中，為儲(chǔ)存二氧化碳的質(zhì)量；e為二氧化碳儲(chǔ)存效率；為二氧化碳的密度；aav為儲(chǔ)層平均面積；hav為儲(chǔ)層平均厚度；為儲(chǔ)層平均孔隙度；swirr為儲(chǔ)層殘余水飽和度。

40、本發(fā)明的技術(shù)效果：

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種二氧化碳地質(zhì)封存方法，能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化碳的安全高效封存，可以增強(qiáng)能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性。通過有效的數(shù)據(jù)分析與處理，提高了二氧化碳泄漏監(jiān)測效果，能夠提供高精度的監(jiān)測結(jié)果，有助于精確評估泄漏風(fēng)險(xiǎn)。二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存潛力評價(jià)不僅具有較高的普及性，還能夠提高儲(chǔ)存潛力評價(jià)精度，能夠滿足多種類型的儲(chǔ)存潛力評價(jià)的需求。