基于灰色关联分析法的松辽盆地CO<sub>2</sub>地质储存适宜性评价

宋铁军; 万玉玉; 张文强; 饶文迪; 孟婧莹; 范基娇; 高睿敏

基于灰色关联分析法的松辽盆地CO₂地质储存适宜性评价

1.
吉林大学环境与资源学院, 吉林长春 130021
2.
中国地质调查局水文地质与环境地质调查中心, 河北保定 071051

基金项目:

国土资源部地质调查项目《松辽盆地二氧化碳地质储存适宜性评价》水[2014]02-022-015-W01

国家潜在油气资源产学研用合作创新研究项目《油页岩开发利用地下环境影响与保护》 OSR-01-04

详细信息

作者简介:
宋铁军(1991-), 男, 在读博士生, 从事水文地球化学研究。E-mail:songtjun@163.com

通讯作者:
万玉玉(1983-), 女, 博士, 讲师, 从事水文地球化学研究。E-mail:wanyuyu@jlu.edu.cn

中图分类号: P5;TE121.1
计量
- 文章访问数: 2626
- HTML全文浏览量: 395
- PDF下载量: 2063
出版历程
- 收稿日期: 2016-05-06
- 修回日期: 2017-03-11
- 网络出版日期: 2023-08-15
- 刊出日期: 2017-09-30

Suitability assessment of geological sequestration of CO₂ in Songliao Basin based on gray relational analysis method

1.
College of Environment and Resources, Jilin University, Changchun 130021, Jilin, China
2.
Center for Hydrogeology and Environmental Geology Survey, China Geological Survey, Baoding 071051, Hebei, China

摘要

摘要:
松辽盆地是中国主要的能源基地，随着中国振兴东北老工业基地政策的实施，如何应对工业和经济发展带来的CO₂排放量的增加，将成为亟需解决的问题。在盆地内进行CO₂地质储存将成为盆地内解决该问题的主要技术选择之一。以松辽盆地为研究对象，在深入分析松辽盆地CO₂地质储存条件的基础上，从储存规模、储存安全性和社会环境风险及经济适宜性4个方面综合考虑，构建了由16个指标组成的松辽盆地CO₂地质储存适宜性评价指标体系，利用灰色关联分析法对松辽盆地33个二级构造单元进行了盆地级适宜性评价工作，评价结果为进一步场地级目标靶区的筛选提供了科技支撑。
- CO₂地质储存 /
- 灰色关联分析法 /
- 二级构造单元 /
- 适宜性评价
Abstract:
Songliao Basin is one of China's major energy bases. With the implementation of the policy of revitalizing the old industrial bases in Northeast region, how to deal with the increase of CO₂ emissions arising from industrial and economic development has become an urgent problem. Performing CO₂ geological sequestration in this basin will be one of the major techniques to solve the problem. Therefore, with Songliao Basin as the study object and in consideration of the geological conditions of Songliao Basin, the authors selected indexes from the four aspects which include storage's size, storage's security, social environmental risk, economic suitability, and established an index system that includes 16 indicators by applying the gray relational analysis method to the basin level suitability assessment of the 33 Ⅱ tectonic units of Songliao Basin. The results provide a basis for target area selection of ground level.
- geological sequestration of CO₂ /
- gray relational analysis method /
- Ⅱ tectonic unit /
- suitability assessment

HTML全文

图 1 松辽盆地构造单元区划

Figure 1. Tectonic unit zoning of Songliao Basin

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 松辽盆地储盖层组合示意图

Figure 2. The sketch map of reservoir-cap assemblages in Songliao Basin

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 松辽盆地CO₂地质储存适宜性区划

Figure 3. Suitability evaluation zoning map of CO₂ geological sequestration in Songliao Basin

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 松辽盆地CO₂地质储存适宜性评价指标体系

Table 1 Suitability assessment index system of CO₂ geological sequestration in Songliao Basin

准则层	指标层	含义
储存安全性B₁	地壳动峰值加速度（g）C₁	地震时地面运动的加速度
	地震安全性C₂	地震的活跃程度
	盖层埋深（m）C₃	盖层距地表面的埋深
	盖层岩性C₄	盖层的岩石类型
	盖层累计厚度（m）C₅	盖层中泥岩的总厚度
	断裂密度（km·km^-2）C₆	二级构造单元内所有断裂总长度与二级构造单元面积的比值，原则上二级构造单元越完整，越利于CO₂地质储存
	水文地质条件C₇	地下水的水动力条件
储存规模B₂	储层厚度（m）C₈	储层中砂岩的总厚度
	储层岩性C₉	储层的岩石类型
	储层压力系数C₁₀	地层压力与静水压力的比值
	地热流值（MW·m^-2）C₁₁	单位时间通过地球表面单位面积的热流值
	地温梯度（℃·100m^-1）C₁₂	地层温度随着深度增加的增长率
	有效孔隙度（%）C₁₃	砂岩的有效孔隙度
	有效储存量（10⁴t）C₁₄	CO₂在埋存过程中受到储层的非均质性、CO₂浮力等因素的影响，理论储存量是无法达到的，有效储存量可以利用有效储存系数换算得到
社会环境风险B₃	人口密度（人·km^-2）C₁₅	单位面积土地上居住的人口数
经济适宜性B₄	碳源规模（10⁴t·a^-1）C₁₆	碳气源的规模

下载: 导出CSV

表 2 CO₂地质储存适宜性评价指标分级

Table 2 Suitability index classification of CO₂ geological sequestration

准则层	指标层	好	一般	差
储存安全性B₁	地壳动峰值加速度（g）C₁	< 0.05	≤0.15	＞0.2
	地震安全性C₂	安全（8）	中等（5）	较危险（2）
	盖层埋深（m）C₃	1100~1900	1900~2900 700~1100	＞2900 < 700
	盖层岩性C₄	蒸发岩类（8）	泥质岩类（5）	页岩和致密灰岩（2）
	盖层累计厚度（m）C₅	＞300	150~300	< 150
	断裂密度（km· km^-2）C₆	< 0.3	0.3~0.4	＞0.4
	水文地质条件C₇	流动规模长、深度深、更新慢（8）	流动规模中等、深度中等、更新一般（5）	流动规模短、深度浅、更新快（2）
储存规模B₂	储层厚度（m）C₈	＞80	30~80	< 30
	储层岩性C₉	碎屑岩（8）	碎屑岩与碳酸盐混合（5）	碳酸盐（2）
	储层压力系数C₁₀	< 0.9	0.9~1.1	＞1.1
	地热流值（MW·m^-2）C₁₁	< 50	50~70	＞70
	地温梯度（℃· 100m^-1）C₁₂	< 2	2~3	＞3
	有效孔隙度（%）C₁₃	＞15	10~15	< 10
	有效储存量（10⁴t）C₁₄	＞9000	3000~9000	< 3000
社会环境风险B₃	人口密度（人·km^-2）C₁₅	< 25	26~50	＞51
经济适宜性B₄	碳源规模（10⁴t· a^-1）C₁₆	＞10000	5000~10000	< 5000

下载: 导出CSV

表 3 松辽盆地CO₂地质储存适宜性评价结果

Table 3 Suitability assessment results of geological sequestration of CO₂ in Songliao Basin

一级构造	二级构造	λ_i1 (好）	λ_i2(—般）	λ_i3（差）	适宜性
北部倾没区	三兴背斜带	0.538	0.694	0.676	一般
	克山依龙背斜带	0.559	0.656	0.653	一般
	乾元背斜带	0.603	0.645	0.641	一般
	乌裕尔凹陷	0.556	0.661	0.658	一般
西部斜坡区	富裕构造带	0.775	0.843	0.833	一般
	泰康隆起带	0.598	0.606	0.674	差
	西部斜坡带	0.570	0.649	0.661	差
东北隆起区	海伦隆起带	0.599	0.649	0.641	一般
	绥棱背斜带	0.578	0.650	0.641	一般
	绥化凹陷	0.569	0.661	0.649	一般
	呼兰隆起带	0.589	0.638	0.669	差
东南隆起区	长春岭背斜带	0.506	0.658	0.684	差
	登娄库背斜带	0.515	0.657	0.658	差
	宾县王府凹陷	0.615	0.719	0.576	一般
	钓鱼台凸起	0.509	0.735	0.659	一般
	九台阶地	0.497	0.718	0.682	一般
	榆树德惠凹陷	0.535	0.710	0.625	一般
	青山口隆起	0.562	0.717	0.600	一般
中央凹陷区	黑鱼沟凹陷	0.715	0.636	0.542	好
	明水阶地	0.729	0.611	0.531	好
	龙虎泡大安阶地	0.696	0.596	0.582	好
	齐家古龙凹陷	0.713	0.616	0.568	好
	大庆长垣	0.707	0.597	0.568	好
	三肇凹陷	0.723	0.592	0.557	好
	朝阳沟阶地	0.638	0.659	0.575	一般
	扶余隆起	0.689	0.601	0.584	好
	双坨子阶地	0.641	0.653	0.587	一般
	长岭凹陷	0.714	0.603	0.558	好

下载: 导出CSV

参考文献(33)

张菊. 华北南部盆地二氧化碳地质储存潜力与适宜性评价[D]. 石家庄经济学院硕士学位论文, 2013. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10077-1014016120.htm

Bachu S. Screening and ranking of sedimentary basins for sequestra-tion of CO₂, in geological media in response to climate change[J]. Environmental Geology, 2003, 44(3):277-289. doi: 10.1007/s00254-003-0762-9

李甫成, 张杨, 张晓娟, 等.深部咸水层CO₂地质储存适宜性评价方法研究[J].冰川冻土, 2014, 36(3):649-660.

沈平平, 廖新维.二氧化碳地质埋存与提高石油采收率技术[M].北京:石油工业出版社, 2009.

张森琦.中国二氧化碳地质储存地质基础及场地地质评价[M].北京:地质出版社, 2011.

巫润建, 李国敏, 黎明, 等.松辽盆地咸含水层埋存CO₂储存容量初步估算[J].工程地质学报, 2009, 17(1):100-104. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=gcdz200901016&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ

杨国强, 苏小四, 杜尚海, 等.松辽盆地CO₂地质储存适宜性评价[J].地球学报, 2011, 32(5):570-580.

Su X, Xu W, Du S. Basin-scale CO₂, storage capacity assessment of deep saline aquifers in the Songliao Basin, northeast China[J]. Greenhouse Gases Science and Technology, 2013, 3(4):266-280. doi: 10.1002/ghg.1354

刁玉杰, 张森琦, 郭建强, 等.深部咸水层CO₂地质储存地质安全性评价方法研究[J].中国地质, 2011, 38(3):786-792.

罗毅, 周创立, 刘向杰.多层次灰色关联分析法在火电机组运行评价中的应用[J].中国电机工程学报, 2012, 32(17):97-103. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=zgdc201217016&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ

侯启军.松辽盆地陆相石油地质学[M].北京:石油工业出版社, 2009.

李国玉.中国含油气盆地图集[M].北京:石油工业出版社, 2002.

张洪涛, 文冬光, 李义连, 等.中国CO₂地质埋存条件分析及有关建议[J].地质通报, 2005, 24(12):1107-1110. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2005.12.004

范基姣, 贾小丰, 张森琦, 等. CO₂地质储存潜力与适宜性评价方法及初步评价[J].水文地质工程地质, 2011, 38(6):108-112.

邓聚龙.灰色系统基本方法[M].武汉:华中工学院出版社, 1987.

施萍.利用灰色关联法评价苏州河水质状况[J].环境科技, 2008, 21(a01):60-63. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=jshj2008s1022&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ

王平, 王云峰.综合权重的灰色关联分析法在河流水质评价中的应用[J].水资源保护, 2013, 29(5):52-54. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=szyb201305011&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ

Zou Z H, Yi Y, Sun J N. Entropy method for determination of weight of evaluating indicators in fuzzy synthetic evaluation for water quality assessment[J]. Journal of Environmental Sciences, 2006, 18(5):1020-1023. doi: 10.1016/S1001-0742(06)60032-6

马雪倩. 黑龙江省水资源可持续利用评价研究[D]. 东北农业大学硕士学位论文. 2013.

国家地震局.1:4000000中国地震烈度区划图[M].北京:地震出版社, 1990.

楼章华, 程军蕊, 金爱民.沉积盆地地下水动力场特征研究——以松辽盆地为例[J].沉积学报, 2006, 24(2):193-201.

楼章华, 金爱民, 朱蓉, 等.论松辽盆地地下水动力场的形成与演化[J].地质学报, 2001, 75(1):111-120. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/dizhixb200101013

杨绪充.论含油气盆地的地下水动力环境[J].石油学报, 1989, 10(4):30-37.

吉林油田石油地质志编写组.中国石油地质志卷二——大庆、吉林油田(上册), 吉林油田(下册)[M].北京:石油工业出版社, 1993.

赵志魁, 张金亮, 赵占银, 等.松辽盆地南部坳陷湖盆沉积相和储层研究[M].北京:石油工业出版社, 2009.

侯启军.深盆油藏:松辽盆地扶杨油层油藏形成与分布[M].北京:石油工业出版社, 2010.

吴乾蕃.松辽盆地地热场[J].地震研究, 1991, (1):31-40.

吴乾蕃, 谢毅真.松辽盆地大地热流[J].地震地质, 1985, 7(2):61-66. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=dzdz198502009&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ

迟元林, 云金表, 蒙启安, 等.松辽盆地深部结构及成盆动力学与油气聚集[M].北京:石油工业出版社, 2002.

Bachu S. Comparison between methodologies recommended for estimation of CO₂ storage capacity in geological media by the CSLF task force on CO₂ storage capacity estimation and the USDOE capacity and fairways subgroup of the regional carbon sequestration partnerships program[J]. Carbon Sequestration Leadership Forum, 2008:1-21.

涂华, 刘翠杰.标准煤二氧化碳排放的计算[J].煤质技术, 2014, (2):57-60.

李小春, 魏宁, 刘延锋, 等. 中国二氧化碳地质封存潜力评估和早期实施机遇. 中国科学院武汉岩土力学研究所, 2008.

中国地质调查局水文地质环境地质调查中心.重点地区二氧化碳地质储存适宜性与选址调查评价技术要求（征求意见稿）. 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心, 2013.