武汉岩土所提出二氧化碳地质利用与封存井筒废弃处置指南

摘要: 　　在二氧化碳（CO2）地质利用与封存（CCUS）领域，井筒废弃过程是项目闭场阶段的重要一环。目前，全球CCUS项目井筒废弃经验非常稀缺，只有30多年的二氧化碳强化采油（CO2-EOR）工程方面的一些经验可供借鉴。国际上 ...

　　在二氧化碳（CO2）地质利用与封存（CCUS）领域，井筒废弃过程是项目闭场阶段的重要一环。目前，全球CCUS项目井筒废弃经验非常稀缺，只有30多年的二氧化碳强化采油（CO2-EOR）工程方面的一些经验可供借鉴。国际上挪威、荷兰、美国等提出了相关的废弃井作业法规，并已开展了CCUS项目中废弃井作业。在国内，中国国家发展和改革委员会虽已颁布油气行业废弃井作业指南，但是CCUS项目中废弃井作业法规尚无指南，也没有这类项目中废弃井作业公开案例。
　　中国科学院武汉岩土力学学习所针对国内第一个全流程二氧化碳深部咸水层封存示范工程项目（神华鄂尔多斯碳封存项目），首次提出了CO2作业井的废弃处置流程（图1），即：1）确定注入井的井型，明确废弃目标；2）在进行废弃作业之前，先利用缓冲液冲洗注入井，测定井底储层压力，并且进行井筒稳定性评估和完整性测试；3）调研管柱结构和相关材料，确保所选材料能耐CO2腐蚀，如不满足要求，需采取补救措施；4）确定封堵塞的位置和尺寸；5）废弃作业施工，且施工中监测井筒变化；6）施工作业完毕后，确定长期监控作业计划。其次，为了更为直观地评价和量化废弃井筒每个封堵层位，根据中国国内法规和油气行业经验，建议选取压力系数、盖层、可饮用水层、未开采资源层、可疑泄漏通道、射孔层、开采未射孔油气层、注水层和废水处理层为废弃井作业的评价指标；引入M-AHP法筛选和评估封堵层位，量化每个封堵层的重要程度，确定封堵塞的位置，同时确定每类封堵塞的长度。M-AHP法是在常规层次分析法上修改而来的，该方法弱化计算过程中人为主观影响力，更适合非专业技术人员直观有效地筛选封堵层。最后计算得出，神华鄂尔多斯碳封存项目注入井废弃的封堵层位（图2）分别是志丹组、直罗组、延安组、和尚沟组、刘家沟组、石千峰组、石盒子组、山西组和马家沟组；同时参照中国废弃井及长停井处置指南，强制性补充第四系层位为必要的封堵层。整个评价流程逻辑严密，评价方法简单易行，评价工具转化推广。
　　该学习相关成果在线发表于温室气体国际期刊Greenhouse Gases: Science and Technology，第一作者为武汉岩土所学习员李琦。该学习成果得到中澳二氧化碳地质封存项目第3期（CAGS3）和中欧煤炭利用近零排放合作项目（NZEC IIA）的共同资助。