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海洋地质前沿2025年第03期:二氧化碳封存断层构造区微震活动规律新认识——以美国Decatur项目为例

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作者:李永臣;罗子金;马科迪;方小宇;田华丰;吕言新;辛毅;

单位:中石油煤层气有限责任公司;南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江);青岛市海洋地质碳封存重点实验室;青岛市海洋地质碳封存工程研究中心;海洋地质碳封存山东省工程研究中心;中石化中原油田石油工程技术研究院;吉林大学仪器科学与电气工程学院;

摘要:基于美国Decatur二氧化碳封存项目,探讨碳封存过程中地层厚度、构造应力状态以及CO_2注入引发的微地震活动之间的相互关系,为碳封存选址和安全性评估提供科学依据。通过Decatur项目的储层(Mt. Simon砂岩)和盖层(Argenta地层)厚度特性,研究其对注入压力扩散的影响;结合构造应力分布和历史累积数据,分析前寒武基底断层滑动的敏感性。CO_2注入点附近的Argenta地层较薄或缺失,没有足够的厚度来抑制压力向基底断层迁移,导致微地震事件主要发生在前寒武基底。CO_2注入到Mt. Simon砂岩储层后,孔隙压力升高先集中在注入点附近,随后压力扩散到更大范围,单纯的CO_2注入并不足以完全诱发大规模的微地震活动。前寒武基底因历史构造应力多次累积,对流体注入引发的应力释放更为敏感。在Decatur项目中,当CO_2注入速率达到125~140万t/a时,诱发了断层滑动和微地震活动。碳封存选址应从地层厚度、构造应力状态和注入诱发机制上进行全面评估,确保注入的安全性和长期稳定性。

关键词:CO_2地质封存;;微震活动;;断层构造;;Decatur项目;;THMC多场耦合

基金资助:国家自然科学基金“深层干热岩钻进井壁围岩宏细观破裂机理及稳定性控制研究”(52274231),“超深超高压气藏高效开采科学问题”(52034006)