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
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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

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图 1 松辽盆地构造单元区划

Figure 1. Tectonic unit zoning of Songliao Basin

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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

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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

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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

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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

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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

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