鄂尔多斯盆地二氧化碳埋藏地质条件研究

1．基本情况

CO2地下封存（简称“CCS”）是目前国际能源领域的重要发展趋势，地质工作可以在寻找合适的地下空间上发挥作用。神华集团为了解决影响煤直接液化工程的CO2捕集与封存问题，早在2008年初就启动了中美能源合作项目“神华煤直接液化CO2捕集与封存预可行性研究”。该项目也是我国第一个CO2地下封存项目，由中国神华煤制油化工有限公司和美国西弗吉尼亚大学承担，美国劳伦斯国家实验室和发展研究中心参加。作为“神华煤直接液化CO2捕集与封存预可行性研究”的一项重要工作内容，神华煤制油化工有限公司设置了“鄂尔多斯盆地二氧化碳埋藏地质条件研究”课题，委托发展研究中心负责。工作周期为2008年5～8月。

该课题的研究范围为：西、北、东以黄河为界，南以中国神华煤制油项目为中心的300km距离弧线为界，研究区面积约12万km2。课题研究内容包括：二氧化碳埋藏的地形地貌条件，对提高油气采收率的潜在需求，深层煤层分布及地质特征，承压盐水层分布与地质特征以及二氧化碳埋藏评价的必要参数。2008年9月，课题的研究成果报告通过了中国神华煤制油化工有限公司的验收。

2．主要成果

该课题系统分析了鄂尔多斯盆地的地形、地貌、水系、地层、构造、新构造、地热、地层压力等影响二氧化碳埋藏的地形地貌条件以及提高油气采收率、深层煤层分布、盐水层分布等有利二氧化碳埋藏的地质条件，并取得以下成果：

（1）研究区的中部、北部、西部为以沙漠、沙地、基岩台地和沙盖基岩台地等为特征的波状沙漠高原地貌，地形比较平坦，相对高差30～80m，水系不发育，对二氧化碳的输送较有利。

（2）利用含盐水地层埋藏二氧化碳的地质条件优越。寒武系－奥陶系岩溶地下水系统以下伏前寒武系变质岩和上覆石炭系铝土质泥岩为其区域性隔水顶、底板。盆地深部存在滞流带，深度大约在现代侵蚀基准面以下1800～2500m左右，地下水为油气田古封存水，水温90～105°C，水化学类型为氯化物型，矿化度10～50g/L或更高，可作为二氧化碳埋藏选区。石炭系－侏罗系碎屑岩裂隙含水层系统在横山－神木一线以南到延安－延川一线以北的中间地区，地下水矿化度较高，可作为二氧化碳埋藏选区。循环深度在800m左右的白垩系深层地下水系统矿化度较高，在研究区西北部矿化度大于3g/L的地下水分布面积约为3714km2。其中在摩
林河以东、杭锦旗以北一带大面积分布有矿化度大于5g/L的咸水。该地区可作为二氧化碳埋藏选区。

（3）研究区内油田基本为低渗－特低渗低产油藏，而且大部分油田处于递减开发阶段，注水开发存在水源不足问题，对采用CO2驱提高石油采收率存在潜在需求。研究区石油采收率每提高一个百分点，可多生产原油1100万吨，如能提高十个百分点，则可多生产原油约1亿吨，生产效益十分明显。不足之处是油田处于研究区南部地形切割较强的黄土高原地区，而且二氧化碳输送距离较远。

（4）研究区煤层分布广泛，可以利用深层煤层埋藏二氧化碳。1500m埋深以下的侏罗系煤层分布区中，二氧化碳埋藏较为有利地区分布在盆地西部，为鄂托克旗―盐池一线以西，埋深多在1500～2000m之间，地形比较平坦，但二氧化碳输送距离较远。神华煤制油项目所在地及附近地区，石炭―二叠系煤层埋深约2000～2600m，地形比较平坦，二氧化碳输送距离较近。

（5）提出7个适合二氧化碳埋藏的选区建议。其中，利用含盐水地层埋藏二氧化碳的选区有三个，即寒武―奥陶系深部古岩溶咸水地层选区、石炭―二叠系深部咸水地层选区和白垩系深层咸水地层选区；提高油气采收率的选区有两个：即300km范围内的长庆油田和延长油矿采油区；利用深层煤层埋藏二氧化碳的选区有两个，即石炭―二叠系煤层选区和侏罗系煤层选区。

3．成果应用及其效益

神华集团在鄂尔多斯盆地马家塔的100万吨/年煤直接液化一期工程于2008年12月30日一次试车成功，成为世界上首套大型煤直接液化工业装置。该工程的投产需要及时解决日产8000～10000吨二氧化碳的处理问题。本课题提交的研究成果为“神华煤直接液化CO2捕集与封存预可行性研究”项目奠定了重要基础，受到中国神华煤制油化工有限公司和美国西弗吉尼亚大学的高度称赞。2009年1月11日至19日，由神华集团、发改委能源所、发展研究中心组成的8人团组赴美国对CCS预可研报告内容进行了技术交流。神华煤直接液化CO2捕集与封存工程项目采纳了本课题提出的二氧化碳埋藏选区建议。

鄂尔多斯盆地二氧化碳埋藏地质条件研究是中国地质调查局系统参与的第一个CO2地下封存项目，也是地质调查工作发展的一个重要方向，成果应用产生的社会经济效益十分明显，也为今后开展类似工作提供了有益经验，意义重大。