复杂储层中气体地质封存的注气策略优化

《Energy & Fuels》：Injection Strategy Optimization in Complex Reservoirs for Gas Geological Storage

　　地质储层已广泛应用于CO?地质封存、战略性CH?储备以及新兴的H?地下储能系统。在这些应用中，随着碳减排目标的推进，CO?地质封存变得日益重要。为了增加地下岩层中可注入的CO?质量，本研究对珠江口盆地珠江组复杂薄互层咸水地下储层的注入策略优化进行了研究。研究构建了一个由多个储层和盖层组成的三维层状数值模型，并通过多相、多组分数值模拟评估了不同注入策略和注入速率增量下CO?羽流迁移、井底压力响应以及封存容量演化特征。由于变速率注入的直接试错优化需要反复进行全物理模拟，计算代价高昂，本研究通过初步速率增量试验建立了一种增量可注性指数*H*(*t*)，用于量化注入速率变化与压力响应之间的动态关系。利用*H*(*t*)，可以根据当前压力裕量估算某一阶段的允许注入速率增量，从而为阶段性速率调整提供计算高效的依据。该速率-压力关系被进一步纳入从低到高的阶段性变速率优化框架中，在最大允许井底压力和CO?向上迁移的耦合约束下确定压力受限的注入速率。结果表明，过高的初始注入速率会显著增加井底压力峰值并超过最大允许井底压力。相比之下，所提出的*H*(*t*)引导的阶段性变速率策略可以缓解早期压力积聚，同时提高总可注入CO?质量。优化策略实现的最大可注入CO?质量为29.56 Mt，比恒速0.5 Mt/年注入策略高19.56 Mt，比年度调整策略高1.28 Mt，比0.25年调整策略高0.30 Mt。所提出的框架为复杂咸水地下储层的注入策略设计和单井封存容量优化提供了一种实用且计算高效的方法。