基于数值模拟的CO2地质封存项目井筒泄漏风险定量化评价方法

• Published in: 工程科学与技术 Vol. 56; no. 1; pp. 195 - 205
• Main Authors: 甘满光, 雷宏武, 张力为, 李小春, 李琦
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国科学院大学,北京 100049 2024; 中国科学院 武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 430071
• Subjects: cementing; 固井; risk assessment; wellbore; CO2泄漏; 井筒; CO2地质封存; CO2 leakage; geologic CO2 storage(GCS); 风险评估
• ISSN: 2096-3246
• DOI: 10.15961/j.jsuese.202201228

X8; 为评估CO2地质封存场地的CO2沿井筒泄漏风险,介绍了自主研发的可对CO2井筒泄漏风险进行定量化评价的数值模拟WellRisk软件,将软件应用于实际CO2地质封存场地——神华鄂尔多斯CO2咸水层封存示范工程,定量评估该场地CO2沿注入井和监测井的泄漏量,并将软件模拟结果与美国能源部开发的NRAP-IAM-CS(The national risk assessment partnership-integrated assessment model-carbon storage)软件模拟结果进行对比,实现了CO2沿井筒泄漏风险的定量化评价.定义了井筒泄漏系数,即井筒发生泄漏的有效截面积和井筒总截面积的比值,并将井筒泄漏系数作为量化表征井筒固井质量的重要参数.当泄漏系数取值为10-6时,神华CO2地质封存场地在1 000 a内的总泄漏量为720 tCO2,占总注入量的0.24%,小于IPCC的风险阈值1%.因此,泄漏系数为10-6或更低的井筒是低风险泄漏井,具有良好的固井质量,对应于NRAP-IAM-CS软件中井筒渗透率低于10-12 m2的情况.泄漏系数为10-5或更高的井筒是高风险泄漏井,具有较差的固井质量.WellRisk和NRAP-IAM-CS的计算结果均表明,当注入井和监测井的固井质量良好时,神华CO2地质封存场地基本不存在CO2泄漏风险.