松辽盆地咸水层埋存潜力评价

松辽盆地位于中国东北部，是一个大型陆相沉积盆地，盆地面积约为26万km2。此盆地地下水化学组成基本呈带状分布，空隙发育较好，盖层连续完整且封闭良好。盆地中部地下水年龄较老，盆地中部循环较慢，适宜CO2地质埋存。松辽盆地内咸含水层的岩性以白垩系嫩江组砂岩和青山口组砂岩为主，含水层埋深大于1000m，可以确保注入的CO2处于超临界状态，温度、压力符合CO2储存条件。

松辽盆地的6个一级构造单位中，中央凹陷区最适合CO2储存，其次是东北隆起区、北部倾没区、东南隆起区和西部斜坡区，而西南隆起区含水层不适合储存CO2（廖黎明等，2012）。

松辽盆地地层水为中低矿化度水，总矿化度为1.0～20.0g／L，平均矿化度约为4g／L，主要阳离子Na＋及阴离子Cl－含量较高。

本书采用埋存机制法计算松辽盆地CO2储存容量，总储存量为残余气储存量和溶解储存量之和，如公式（3－8）：

式中：M总、M残余气、M溶解——分别表示CO2总储存量、残余捕获的CO2储存量、溶解捕获的

CO2储存量，kg；

φ——储层孔隙度；

ΔVtrap——残余圈闭体积，m3；

A——含水层面积，m2；

h——含水层厚度，m；

ρw——埋存条件下饱和CO2的盐水密度，kg／m3；

从式中可以看出，储存容量的计算参数主要包括：深部咸水层的体积、地层水的平均密度、CO2在地层水中的溶解度、地层条件下CO2的密度、深部咸水层岩石的平均孔隙度等，各参数的获取和确定方法如下。

（1）地层条件下CO2的密度：CO2的密度是地层温度、压力的函数，一般认为适合CO2地质储存的密度为600～800kg／m3（沈平平等，2009），按巫润建等（2009）和徐威等（2011）在计算松辽盆地埋存潜力时的取值，本书取700kg／m3。

（2）深部咸水层的体积：根据文献资料可知，松辽盆地总面积为260 000km2，而含水层面积为10 450km2，含水层平均厚度约为380m（巫润建等，2009），可计算出咸水层的体积为3971km3。

（3）深部咸水层岩石的平均孔隙度：根据研究区资料，该值范围为0.11～0.30，均值取0.20。

（4）CO2残余饱和度：参考徐威等（2011）的研究结果，根据研究区平均孔隙度近似估计CO2残余饱和度，取0.37。

（5）埋存条件下饱和CO2的盐水密度：根据研究区内地层温度、压力及地下水化学资料，取饱和CO2的盐水密度为1400kg／m3。

（6）咸水层CO2质量溶解度：咸水层CO2与研究区内地层温度、压力及地下水盐度有关，计算得到咸水层CO2的溶解度为1.16mol／kg，换算成质量溶解度为0.051 04kg／kg。

以沉积盆地为单位，采用埋存机制法对松辽盆地咸水层CO2储存潜力进行了评价，通过计算得到松辽盆地深部咸水层CO2储存量约为262.4Gt（表3－12）。巫润建等（2009）利用金字塔估算法对整个松辽盆地咸水层CO2储存潜力进行了初步估算，认为其理论储存容量约为6916Gt；廖黎明等（2012）在溶解度法基础上经过演化来计算松辽盆地咸水层CO2储存潜力，其结果约为8.96Gt；而李小春等（2006）也利用溶解度法初步计算中国大陆24个主要沉积盆地咸水含水层的CO2储存容量，其中松辽盆地储存容量为4.43Gt。各个计算结果均表明松辽盆地具有较高的CO2储存能力，适宜CO2地质储存。而本研究采用的埋存机制法是溶解度法与容积法的综合，此方法计算的结果更为严谨。

表3－12 CO2储量计算参数表