CN115771709B - 一种二氧化碳封存方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二氧化碳封存方法和系统，本发明根据地质数据和水文条件，建立二氧化碳封存区域地质模型，确定二氧化碳封存储层；捕集二氧化碳通过加压模块和降温模块后进入过冷水中，生成二氧化碳水合物，二氧化碳水合物注入密闭容器后，置入所述二氧化碳封存储层，采用传感器监测所述二氧化碳封存储层温度，当监测温度超过第一阈值时，调整所述密闭容器的高度，使得二氧化碳水合物处于稳定状态。通过生成二氧化碳水合物并以密闭容器的方式进行封存放置，提高了暴露封存的稳定性，通过简单参数监控以及位置调节，可以提高封存的安全性。

Description

一种二氧化碳封存方法和系统

技术领域：

本发明属于计算机数据处理领域，尤其涉及一种二氧化碳封存方法和系统。

背景技术：

地质封存二氧化碳气是指通过管道技术将高纯度的二氧化碳气体输送并注入枯竭油气藏、深部咸水层和煤层等封存地点，是目前比较有效和可靠的封存方式。但是超临界态封存其受到地质参数约束多，并且地表监测难度大，一旦泄露对地表会造成不良影响。

然而二氧化碳气体水合物是水和二氧化碳气体在低温、高压条件下形成的一种较为特殊的包络化合物。二氧化碳水合物属于I型水合物，水分子借助较强的氢键形成主体结晶网络，网络中的空穴内充满二氧化碳气体分子，二氧化碳水合物可在低温、高压条件下稳定保存。

目前枯竭油气藏、深部咸水层和煤层等封存后期监测维护成本高，监测范围广难度大，同时封存设备系统复杂。因此如何降低测地质封存难度与监测难度亟待解决的技术问题。

发明内容

针对目地质封存监测范围广，难度大的问题，本发明提出了根据地质数据和水文条件，建立二氧化碳封存区域地质模型，所述二氧化碳封存区域地质模型包括盐水层；根据二氧化碳封存区域地质模型和筛选条件确定二氧化碳封存储层；根据二氧化碳封存储层的特征参数计算二氧化碳封存储层最大存储二氧化碳水合物的质量；捕集二氧化碳通过加压模块和降温模块后进入过冷水中，生成二氧化碳水合物，将所述二氧化碳水合物加工成球状；采用注入模块将球状二氧化碳水合物注入密闭容器后，置入所述二氧化碳封存储层，同时采用传感器监测所述二氧化碳封存储层温度，当监测温度超过第一阈值时，调整所述密闭容器的高度，使得二氧化碳水合物处于稳定状态。本发明通过构建二氧化碳封存区域地质模型筛选合适的储层区域，提高了封存前安全以及环境考量。通过生成二氧化碳水合物并以密闭容器的方式进行封存放置，提高了暴露封存的稳定性，同时通过多条件监测以及位置调节，可以有效提高封存的安全性与适用性。

本发明为解决以上技术问题所采取的技术方案是：

一种二氧化碳封存方法，包括：

S1、根据地质数据和水文条件，建立二氧化碳封存区域地质模型，所述二氧化碳封存区域地质模型包括盐水层；

S2、根据二氧化碳封存区域地质模型和筛选条件确定二氧化碳封存储层；

S3、根据二氧化碳封存储层的特征参数计算二氧化碳封存储层最大存储二氧化碳水合物的质量；

S4、捕集二氧化碳通过加压模块和降温模块后进入过冷水中，生成二氧化碳水合物，将所述二氧化碳水合物加工成球状；

S5、采用注入模块将球状二氧化碳水合物注入密闭容器后，置入所述二氧化碳封存储层，同时采用传感器监测所述二氧化碳封存储层温度，

S6、当监测温度超过第一阈值时，调整所述密闭容器的高度，使得二氧化碳水合物处于稳定状态。

进一步地，所述二氧化碳封存储层处于非地震带海域海底上方或者非地震带废弃油气田下方。

进一步地，所述二氧化碳封存储层的特征参数包括温度、压力、过冷度、盐水的饱和度。

进一步地，捕集的二氧化碳通过加压模块，其中加压模块中压强设定为6MPa、降温模块温度设置为276K。水合剂为水。为提高反应效率，添加设定浓度的二氧化碳水合物生成促进剂，如十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)四氢呋喃(THF)、四丁基溴化按(TBAB)和环戊烷(CP)等；

进一步地，计算二氧化碳封存储层最大存储二氧化碳水合物的质量还包括获取二氧化碳封存储层中盐水层中盐水的饱和度，根据盐水饱和度计算理论封存质量，进而计算密封容器数量；

所述二氧化碳封存储层最大存储二氧化碳水合物的质量计算模型为：

按照1单位体积水合物由0.8单位体积的水合160单位体积的二氧化碳配比获取，

其中，为二氧化碳水合物体积，/>为注入前水中含有的二氧化碳的体积，若为纯水则取0，/>为注入二氧化碳的体积，/>为注入后水中含有的二氧化碳的体积，P为二氧化碳压力，T为二氧化碳温度；V为二氧化碳，二氧化碳水合物体积以及水的总体积，λ为储层盐水体积的占比，若为海内储层则取值为1，若为地质储层择取0.6，S为二氧化碳封存储层面积，H为二氧化碳封存储层高度，M为二氧化碳水合物的质量；

进一步地，所述传感器还可以探测海拔距离。

进一步地，密闭容器内压强值与存储层压强值的差值小于第二阈值。

进一步地，S6中还包括，当密闭容器内压强值与存储层压强值的差值大于第二阈值，且监测温度超过第一阈值时，发出报警信号。

一种二氧化碳封存方法系统，该系统包括：

模型建立模块，用于根据地质数据和水文条件，建立二氧化碳封存区域地质模型，所述二氧化碳封存区域地质模型包括盐水层；

筛选模块，用于根据二氧化碳封存区域地质模型和筛选条件确定二氧化碳封存储层；

储量计算模块，用于根据二氧化碳封存储层的特征参数计算二氧化碳封存储层最大存储二氧化碳水合物的质量；

二氧化碳水合物生成模块，用于捕集二氧化碳通过加压模块和降温模块后进入过冷水中，生成二氧化碳水合物，将所述二氧化碳水合物加工成球状；

封存注入模块，用于采用注入模块将球状二氧化碳水合物注入密闭容器后，置入所述二氧化碳封存储层，同时采用传感器监测所述二氧化碳封存储层温度，

监测模块，用于当监测温度超过第一阈值时，调整所述密闭容器的高度，使得二氧化碳水合物处于稳定状态，若密闭容器内压强值与存储层压强值的差值大于第二阈值且监测温度超过第一阈值时，向云端发出报警信号；

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，处理器执行所述计算机程序实施二氧化碳封存方法。

一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序实施二氧化碳封存方法。。

本发明的有益效果如下：

1)通过构建二氧化碳封存区域地质模型筛选合适的储层区域，提高了封存前安全以及环境考量。

2)通过生成二氧化碳水合物并以密闭容器的方式进行封存放置，提高了暴露封存的稳定性，同时通过多条件监测以及位置调节，可以有效提高封存的安全性与适用性。

3)通过设置密封容器，并使得密封容器内外压强一致，可进一步提高封存的二氧化碳水合物的稳定性，即使密封容器出现破损，二氧化碳水合物依然可以稳定存在密封容器内部或者二氧化碳封存区域；若外部环境发生重大变化时，则可以通过调节密封容器的位置使其恢复稳定状态。

上述说明，仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述说明和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，特举较佳实施例，详细说明如下。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为二氧化碳封存系统的架构图

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本发明为解决以上技术问题所采取的技术方案是：

一种二氧化碳封存方法，包括：

S1、根据地质数据和水文条件，建立二氧化碳封存区域地质模型，所述二氧化碳封存区域地质模型包括盐水层；

S2、根据二氧化碳封存区域地质模型和筛选条件确定二氧化碳封存储层；

S3、根据二氧化碳封存储层的特征参数计算二氧化碳封存储层最大存储二氧化碳水合物的质量；

S4、捕集二氧化碳通过加压模块和降温模块后进入过冷水中，生成二氧化碳水合物，将所述二氧化碳水合物加工成球状；

S5、采用注入模块将球状二氧化碳水合物注入密闭容器后，置入所述二氧化碳封存储层，同时采用传感器监测所述二氧化碳封存储层温度，

S6、当监测温度超过第一阈值时，调整所述密闭容器的高度，使得二氧化碳水合物处于稳定状态。

进一步地，所述二氧化碳封存储层处于非地震带海域海底上方或者非地震带废弃油气田下方。

进一步地，所述二氧化碳封存储层的特征参数包括温度、压力、过冷度、盐水的饱和度。

进一步地，计算二氧化碳封存储层最大存储二氧化碳水合物的质量还包括获取二氧化碳封存储层中盐水层中盐水的饱和度，根据盐水饱和度计算理论封存质量。

进一步地，所述传感器还可以探测海拔距离。

进一步地，密闭容器内压强值与存储层压强值的差值小于第二阈值。

进一步地，S6中还包括，当密闭容器内压强值与存储层压强值的差值大于第二阈值，且监测温度超过第一阈值时，发出报警信号。

进一步地，捕集的二氧化碳通过加压模块，其中加压模块中压强设定为6MPa、降温模块温度设置为276K。水合剂为水。为提高反应效率，添加设定浓度的二氧化碳水合物生成促进剂，如十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)四氢呋喃(THF)、四丁基溴化按(TBAB)和环戊烷(CP)等；

进一步地，计算二氧化碳封存储层最大存储二氧化碳水合物的质量还包括获取二氧化碳封存储层中盐水层中盐水的饱和度，根据盐水饱和度计算理论封存质量，进而计算密封容器数量；

所述二氧化碳封存储层最大存储二氧化碳水合物的质量计算模型为：

按照1单位体积水合物由0.8单位体积的水合160单位体积的二氧化碳配比获取，

其中，为二氧化碳水合物体积，/>为注入前水中含有的二氧化碳的体积，若为纯水则取0，/>为注入二氧化碳的体积，/>为注入后水中含有的二氧化碳的体积，P为二氧化碳压力，T为二氧化碳温度；V为二氧化碳，二氧化碳水合物体积以及水的总体积，λ为储层盐水体积的占比，若为海内储层则取值为1，若为地质储层择取0.6，S为二氧化碳封存储层面积，H为二氧化碳封存储层高度，M为二氧化碳水合物的质量；

进一步地，密封容易上设置位移装置，或者支撑装置；

实施例2

一种二氧化碳封存方法系统，该系统包括：

模型建立模块，用于根据地质数据和水文条件，建立二氧化碳封存区域地质模型，所述二氧化碳封存区域地质模型包括盐水层；

筛选模块，用于根据二氧化碳封存区域地质模型和筛选条件确定二氧化碳封存储层；

储量计算模块，用于根据二氧化碳封存储层的特征参数计算二氧化碳封存储层最大存储二氧化碳水合物的质量；

二氧化碳水合物生成模块，用于捕集二氧化碳通过加压模块和降温模块后进入过冷水中，生成二氧化碳水合物，将所述二氧化碳水合物加工成球状；

封存注入模块，用于采用注入模块将球状二氧化碳水合物注入密闭容器后，置入所述二氧化碳封存储层，同时采用传感器监测所述二氧化碳封存储层温度，

监测模块，用于当监测温度超过第一阈值时，调整所述密闭容器的高度，使得二氧化碳水合物处于稳定状态，若密闭容器内压强值与存储层压强值的差值大于第二阈值且监测温度超过第一阈值时，向云端发出报警信号；

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，处理器执行所述计算机程序实施二氧化碳封存方法。

一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序实施二氧化碳封存方法。

本发明的有益效果如下：

通过构建二氧化碳封存区域地质模型筛选合适的储层区域，提高了封存前安全以及环境考量。

通过生成二氧化碳水合物并以密闭容器的方式进行封存放置，提高了暴露封存的稳定性，同时通过多条件监测以及位置调节，可以有效提高封存的安全性与适用性。

通过设置密封容器，并使得密封容器内外压强一致，可进一步提高封存的二氧化碳水合物的稳定性，即使密封容器出现破损，二氧化碳水合物依然可以稳定存在密封容器内部或者二氧化碳封存区域；若外部环境发生重大变化时，则可以通过调节密封容器的位置使其恢复稳定状态。

本发明通过在云服务端进行参数调整，不仅克服了视觉上调焦冲突导致的眩晕的问题，也简化了画面设置操作，同时通过改进的手势识别方式提高了交互体验的效率，提高了识别虚拟现实环境交互方式的效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种二氧化碳封存方法，其特征在于：

S1、根据地质数据和水文条件，建立二氧化碳封存区域地质模型，所述二氧化碳封存区域地质模型包括盐水层；

S2、根据二氧化碳封存区域地质模型和筛选条件确定二氧化碳封存储层；

S3、根据二氧化碳封存储层的特征参数计算二氧化碳封存储层最大存储二氧化碳水合物的质量；

S4、捕集二氧化碳通过加压模块和降温模块后进入过冷水中，生成二氧化碳水合物，将所述二氧化碳水合物加工成球状；

S5、采用注入模块将球状二氧化碳水合物注入密闭容器后，置入所述二氧化碳封存储层，同时采用传感器监测所述二氧化碳封存储层温度，

S6、当监测温度超过第一阈值时，调整所述密闭容器的高度，使得二氧化碳水合物处于稳定状态。

2.根据权利要求1所述二氧化碳封存方法，其特征在于：所述二氧化碳封存储层处于非地震带海域海底上方或者非地震带废弃油气田下方。

3.根据权利要求1所述二氧化碳封存方法，其特征在于：所述二氧化碳封存储层的特征参数包括温度、压力、过冷度、盐水的饱和度。

4.根据权利要求1所述二氧化碳封存方法，其特征在于：计算二氧化碳封存储层最大存储二氧化碳水合物的质量还包括获取二氧化碳封存储层中盐水层中盐水的饱和度，根据盐水饱和度计算理论封存质量。

5.根据权利要求1所述二氧化碳封存方法，其特征在于：所述传感器还可以探测海拔距离。

6.根据权利要求1所述二氧化碳封存方法，其特征在于：密闭容器内压强值与存储层压强值的差值小于第二阈值。

7.根据权利要求1所述二氧化碳封存方法，其特征在于：S6中还包括，当密闭容器内压强值与存储层压强值的差值大于第二阈值，且监测温度超过第一阈值时，发出报警信号。

8.一种二氧化碳封存系统，其特征在于，该系统包括：

模型建立模块，用于根据地质数据和水文条件，建立二氧化碳封存区域地质模型，所述二氧化碳封存区域地质模型包括盐水层；

筛选模块，用于根据二氧化碳封存区域地质模型和筛选条件确定二氧化碳封存储层；

储量计算模块，用于根据二氧化碳封存储层的特征参数计算二氧化碳封存储层最大存储二氧化碳水合物的质量；

二氧化碳水合物生成模块，用于捕集二氧化碳通过加压模块和降温模块后进入过冷水中，生成二氧化碳水合物，将所述二氧化碳水合物加工成球状；

封存注入模块，用于采用注入模块将球状二氧化碳水合物注入密闭容器后，置入所述二氧化碳封存储层，同时采用传感器监测所述二氧化碳封存储层温度，

监测与告警模块，用于当监测温度超过第一阈值时，调整所述密闭容器的高度，使得二氧化碳水合物处于稳定状态，若密闭容器内压强值与存储层压强值的差值大于第二阈值且监测温度超过第一阈值时，向云端发出报警信号。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，处理器执行所述计算机程序实施如权利要求1-7任一项所述二氧化碳封存方法。

10.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序实施如权利要求1-7任一项所述二氧化碳封存方法。