酸氣回注——以土庫曼斯坦阿姆河右岸封存場地適應性評價為例

李琦，匡冬琴，劉桂臻，劉學浩

中國科學院武漢巖土力學研究所,巖土力學與工程國家重點實驗室，武漢，430071

內(nèi)容提要: 酸氣回注技術既是碳減排技術之一，又可在一定程度上緩解硫磺供需矛盾，降低酸雨發(fā)生頻次，并有利于環(huán)境保護的綠色執(zhí)行技術之一，因此，正日漸受到全球關注。土庫曼斯坦阿姆河右岸區(qū)塊是中國海外天然氣的重要來源地之一，在中石油國際合作開發(fā)過程中，考慮到硫磺市場價格波動性及后續(xù)運輸距離的不確定性等不利因素，與傳統(tǒng)硫回收工藝相比，酸氣回注技術值得研究與分析。限于中亞特殊地緣與環(huán)境特征，其酸氣封存場地的選擇尤為重要。本文參考二氧化碳封存選址原則，提出運用酸氣回注的地質(zhì)工程學方法，對阿姆河右岸酸氣回注封存場地進行適應性評價。首先，選擇適應酸氣封存選址的指標，包括研究區(qū)地質(zhì)構造穩(wěn)定性、地震和斷裂發(fā)育情況、地層壓力、地溫、儲層孔隙度和滲透率、蓋層封閉性等；然后根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H地質(zhì)情況，對每個指標進行權重賦值，運用層次分析法來進行盆地級評價；最后，參照利用沉積微相和更細的儲層物性資料，進行了更細級別的封存場地優(yōu)勢帶分析，為下一步工作指明方向。

酸性氣體回注(簡稱酸氣回注)主要是指將天然氣中分離出來的酸氣通常主要是二氧化碳(CO2)和硫化氫(H2S)通過管道運輸至注入井，并通過井孔注入地下預選的地層，從而實現(xiàn)長期封存以減少排放的過程(Carroll, 2010)。酸氣回注技術既是一種實現(xiàn)溫室氣體零排放的碳減排技術，也是緩解硫磺供需矛盾，降低酸雨發(fā)生頻次，確保環(huán)境保護有效執(zhí)行的綠色發(fā)展技術之一(Li Qi et al., 2012)。在國外，酸氣回注技術已經(jīng)有較多的前期基礎研究，且已成功開展過酸氣回注先導性實驗(Triverdi et al., 2007)，并在加拿大阿爾伯塔省(Alberta)等地得到了廣泛的工程應用(Bachu et al., 2005)。目前，全球已經(jīng)開展過50多個酸氣回注工程項目，而我國尚無工程應用實例(Li Qi et al., 2014a)。酸氣回注在國內(nèi)，只有部分學者正在探討這一技術(諶哲等，2011;Li Qi et al., 2011, 2014b;王壽喜等，2010，2013)。Li Qi等(2011, 2012, 2013)初步評價了我國酸氣回注的可行性及潛力；中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司劉永茜等(2012)在加拿大調(diào)研了酸氣回注的工程應用實例；劉學浩等(2012)研究認為酸氣回注的經(jīng)濟成本僅為硫回收成本的60%左右；王壽喜等(2013)指出鄂爾多斯盆地的靖邊氣田的酸氣含量低，硫磺回收經(jīng)濟效益差，優(yōu)選酸氣回注技術。中國科技部公開發(fā)表的碳捕集、利用與封存(CCUS)路線圖中明確指出，酸氣回注是一種更加新型環(huán)保的減排方式(科學技術部社會發(fā)展科技司等，2011)，這表明酸氣回注作為一種處理酸氣并實現(xiàn)零污染的工程技術，在國家層面上已經(jīng)受到關注。

2007年8月10日，中石油阿姆河天然氣項目啟動。作為第一個走出一條海外項目建設與管理的中土天然氣合作典范，阿姆河天然氣項目承載實現(xiàn)我國能源安全與土庫曼斯坦環(huán)境綠色發(fā)展的光榮使命。由于阿姆河右岸區(qū)域氣藏富含H2S，筆者根據(jù)CO2封存場地選址原則，提出阿姆河右岸酸性氣體地質(zhì)封存需要考慮的要素，運用層次分析法初步確定研究區(qū)在酸氣回注方面的適應性，且更進一步選定酸氣回注的場址優(yōu)選區(qū)域，為研究區(qū)未來開展酸氣回注工程提供選址根據(jù)。

表1 酸氣回注封存地質(zhì)要素一覽表Table 1 Geological factors for acid gas injection

1 酸性氣體地質(zhì)封存要素研究

酸氣回注是為了將含有酸性氣體的氣藏在清潔生產(chǎn)同時，將伴隨產(chǎn)出的酸氣再注入到地下深部地層進而封存的一種減排技術。本文基于二氧化碳封存選址原則(中國21世紀議程管理中心等，2012)，重點分析酸性氣體地質(zhì)封存場地所需的地質(zhì)因素，進行封存區(qū)域的適應性評價。具體選址工作一般隨著工程進展而時時更新，隨著勘探開發(fā)階段的深入，所選場地會更具體、詳細和準確。結合油氣領域研究經(jīng)驗，酸性氣體地質(zhì)封存的優(yōu)選應從以下方面考慮：從地質(zhì)因素而言，包括地層特征、構造特征、沉積特征、儲層特征及其動態(tài)特征(表1)；從非地質(zhì)因素而言，包括氣候條件和基礎設施等(表2)。

下文首先將以土庫曼斯坦阿姆河右岸區(qū)塊為例，詳細地展開各選址因素的分析；其次，運用層次分析法對阿姆河盆地進行適應性評價分析；最后，綜合分析預測適合酸氣回注地質(zhì)封存的優(yōu)勢區(qū)帶。

2 阿姆河右岸地質(zhì)概況

2.1 地理位置

阿姆河右岸區(qū)塊(圖1)位于土庫曼斯坦境內(nèi)的東南部，北部與烏茲別克斯坦緊鄰，是中亞地區(qū)重要的油氣資源區(qū)塊，其大部分地區(qū)為沙漠和半沙漠，僅部分為阿姆河綠洲。研究區(qū)塊有效勘探面積為14314km2，其中A區(qū)處于開發(fā)階段，B區(qū)處于勘探階段(徐劍良等,2010)。

阿姆河是中亞第一大內(nèi)陸河，源于帕米爾高原，出山后進入平原，流經(jīng)土庫曼斯坦東北地區(qū)，出土境經(jīng)烏茲別克斯坦匯入咸海，阿姆河流域面積46.5×104km2，全長2600km，年徑流量631×108m3，是土庫曼斯坦的主要淡水資源(圖1)。土庫曼斯坦城市少，人口僅40萬，故城市生活用水總量不多，主要是農(nóng)業(yè)，耕地面積140×104km2，由于氣候干旱，需要進行灌溉，農(nóng)業(yè)是主要的用水去向。如20世紀90年代中期統(tǒng)計，農(nóng)業(yè)用水占91%，工業(yè)用水占8%，而生活用水僅僅只占1%，按人口平均計算，人均綜合年用水量超過5000m3(魏昌林，2002)。阿姆河作為整個中亞地區(qū)的一個重要的水源地，需要得到重要保護(UNEP et al.，2011)。

表2 酸氣回注封存非地質(zhì)要素一覽表Table 2 Non geological factors for acid gas injection

表3 土庫曼斯坦阿姆河右岸構造帶劃分表(嚴維理等，2010)Table 3 Tectonic belt partition of the Amu Darya right bank area, Turkmenistan (after Yan Weili et al., 2010)

2.2 區(qū)域地層特征

阿姆河盆地地層由基底、過渡層和沉積蓋層組成(圖2)?；诪楣派缱冑|(zhì)巖，埋深變化大，一般在4000m以下。過渡層為二疊系—三疊系陸源碎屑巖，角度不整合于基底變質(zhì)巖之上，區(qū)內(nèi)廣泛分布，厚度變化大，盆地內(nèi)由北向南變厚。沉積蓋層由侏羅系、白堊系、古近系、新近系組成(嚴維理等，2010)。

2.3 蓋層特征

阿姆河盆地區(qū)域性蓋層很發(fā)育，形成了很好的儲蓋組合。圖2所示有兩個區(qū)域性蓋層和三個局部性的蓋層。一個區(qū)域性蓋層為下白堊阿爾布階下部的泥頁巖層，它分布廣泛，僅在局部夾砂巖層，并把阿普特階儲集層中的油氣封閉于油氣藏中。在上侏羅基末利—提塘階的巨厚鹽膏層是另一個區(qū)域性蓋層，它分布在研究區(qū)的大部分地區(qū)，包括札翁古茲凹陷和木爾加布凹陷全部，查爾朱臺階和別無爾杰克什—希文凹陷的大部，以及巴哈爾多克單斜的東部，它把卡洛夫—牛津階的天然氣封閉于氣藏中。此外，在巴蕾姆階的中部、土侖階的上部和下第三系的上部都有泥頁巖在局部地區(qū)起到蓋層作用(孫林，2010)。

圖1 土庫曼斯坦阿姆河右岸研究區(qū)區(qū)域位置Fig. 1 The research target area of the Amu Darya right bank, Turkmenistan 紅色實線所圍區(qū)域是研究區(qū)，分為A區(qū)和B區(qū)，其中目前A區(qū)處于開發(fā)階段，B區(qū)處于勘探階段) Solid red line enclosed area is the research target area, and it divides into zone A and zone B. Now, zone A is in the development stage and zone B is in the exploration stage

3 阿姆河右岸構造背景

3.1 構造演化過程

阿姆河盆地發(fā)育至今的構造格局經(jīng)歷了3個階段即二疊紀—三疊紀裂陷期、侏羅紀—古近紀始新世裂后熱沉降期和漸新世—新近紀抬升改造期。阿姆河右岸構造位置位于阿姆河盆地東北部，從北東向南西橫跨阿姆河盆地查爾朱臺階、別什肯特坳陷和西南基薩爾山前沖斷帶3個二級構造單元，6個三級構造區(qū)帶，9個四級構造帶?，F(xiàn)今構造格局劃分見表3(嚴維理等，2010)。

3.2 斷裂特征

圖2 土庫曼斯坦阿姆河右岸地區(qū)地質(zhì)綜合柱狀圖(據(jù)王強等，2012；趙燦，2011修改)Fig. 2 Composite columnar section of the Amu Darya right bank area, Turkmenistan (modified from Wang Qiang et al., 2012; Zhao Can, 2011)

研究區(qū)的斷裂系統(tǒng)大致分為兩類：早期的張性斷裂系和晚期的擠壓走滑斷裂系(圖3)。張性斷裂系主要靠近南部地區(qū)，多數(shù)是在晚二疊世—三疊紀—早侏羅世的裂谷盆地階段形成的斷階或斷陷，其下盤沉積地層厚度明顯要比上盤的地層沉積厚度厚很多，屬于典型的同沉積特征。擠壓走滑斷裂系主要有兩條，一條是基爾?！柟乓磷呋?，其長約100km，一直延伸到基薩爾山前帶；近東西走向，斷開層位是從基底到地表。另一條是別希爾—別列科特里走滑系，其長約400km；北西—南東走向，斷開層位是從基底到地表。根據(jù)孫林(2010)等斷裂系結合區(qū)域概況(蔣正中，2010)和輸站場和管道得出本研究區(qū)部分斷裂分布圖，見圖3。

3.3 圈閉類型

將研究區(qū)內(nèi)的圈閉分為5種類型(表4)。生物礁圈閉、由基底古隆起繼承性發(fā)展而成的圈閉、中部石膏沉積之后的第二次重要的構造運動所形成的圈閉、具有基底古隆起背景，但是由于后期沉積的加積作用而失去繼承性的圈閉和新構造運動作用下形成的圈閉，其形成時間最晚(徐劍良等，2010)。

4 阿姆河右岸沉積環(huán)境

根據(jù)前人資料，不同學者對該區(qū)沉積微相分類大同小異，只是定名稍有不同，如有學者將阿姆河右岸沉積相劃分如表5(費懷義等，2010)：

圖3 土庫曼斯坦阿姆河右岸油氣圈閉(a)和部分斷裂分布圖(b)Fig. 3 Oil and gas traps (a) and fracture distribution (b) of the Amu Darya right bank area, Turkmenistan

本研究區(qū)是一套較深水碳酸鹽巖緩斜坡—淺水臺地相的碳酸鹽巖沉積組合，被劃分為灰?guī)r石膏層(XVac層)、層狀灰?guī)r層(XVp層)、塊狀灰?guī)r層(XVm層)、礁上層(XVhp層)、生物礁層(XVa1層)、致密層(Z層)和礁下層(XVa2層)。徐文禮等(2012)結合巖心觀察和室內(nèi)薄片鑒定，進一步對研究區(qū)卡洛夫—牛津階沉積相類型進行了識別和劃分，認為主要沉積相類型有蒸發(fā)臺地、局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣礁灘相(臺地邊緣淺灘亞相和臺地邊緣生物礁亞相)、臺地前緣緩斜坡相和盆地相(圖4)。

5 阿姆河右岸氣藏特征

5.1 氣藏類型

阿姆河右岸地區(qū)的氣藏受構造與生物礁的雙重控制，按不同的控制因素，可將區(qū)內(nèi)氣藏劃分為構造氣藏、構造—巖性氣藏、巖性氣藏三大類(表6)(費懷義等，2010)。

很多情況下圈閉與生物礁有一定的關系，在同一個構造上能有若干個圈閉，且每個圈閉內(nèi)是相同的氣水界面，但是不同圈閉是不同的氣水界面的。氣水界面具有由西向東、由南向北逐漸減低的趨勢，例如：麥捷讓氣藏。阿姆河右岸B區(qū)，大型氣藏大部分是邊水型氣藏，具有純水體，但水體能力相當有限；大多數(shù)小氣藏是底水型氣藏(費懷義等，2010)。

5.2 地層礦化度

根據(jù)蔣正中(2010)在阿姆河右岸鮑烏坦地區(qū)收集的Uzy-1井資料得知，Uzy-1地層水礦化度為0.1232%，地層氯離子(Cl-)濃度72729，據(jù)此計算出地層水在地下層段(3290m左右)的密度為1.05211g/cm3。

圖4 土庫曼斯坦阿姆河盆地卡洛夫—牛津階沉積相平面展布和演化圖 (徐文禮等, 2012)Fig. 4 Plane distribution and evolution of Callovian—Oxfordian sedimentary facies in the Amu Darya basin, Turkmenistan (after Xu Wenli et al., 2012) (a) XVI—Z層沉積相平面展布圖；(b)XVa1—XVm層沉積相平面展布圖；(c)XVp—XVac層沉積相平面展布圖 (a) plane facies distribution during the deposition of XV1—Z section; (b)plane facies distribution during the deposition of XVa1—XVm section; (c)plane facies distribution during the deposition of XVp—XVac section

期次圈閉分類基底沉積之前中部石膏沉積之后至白堊系沉積之前新構造運動典型圈閉第一類生物礁圈閉改造定型圈閉改造定型薩曼杰佩第二類基底古隆起、繼承性發(fā)展圈閉改造圈閉改造定型別列克特利、桑迪克雷、南桑迪克雷、別希爾第三類基底平緩圈閉改造圈閉改造定型基爾桑、烏茲恩古伊、鮑塔、坦格古伊第四類基底古隆起、無繼承性圈閉改造圈閉改造定型召拉麥爾根、霍賈古爾盧克、謝爾帕第五類未形成圈閉未形成圈閉形成圈閉捷列克古伊、阿蓋雷

表5 土庫曼斯坦阿姆河右岸沉積相特征表(費懷義等，2010)Table 5 Characteristics of sedimentary facies of the Amu Darya right bank area, Turkmenistan (after Fei Huaiyi et al., 2010)

表6 土庫曼斯坦阿姆河右岸地區(qū)氣藏分類表(費懷義等，2010)Table 6 Gas reservoir classification of the Amu Darya right bank area, Turkmenistan (after Fei Huaiyi et al., 2010)

5.3 壓力特征

從壓力分布看，研究區(qū)氣藏壓力除Y氣田壓力系數(shù)為0.76～0.80，屬于異常低壓外，其余氣藏壓力系數(shù)在1.04～1.09，均屬于正常壓力系統(tǒng)。Y氣田的異常低壓應該是天然氣向北散失引起的(王天嬌，2011)。

由于沉積環(huán)境的不同，阿姆河右岸區(qū)塊卡洛夫組—牛津組儲層壓力存在巨大差異。西部區(qū)域為低壓—正常壓力系統(tǒng)，壓力系數(shù)為0.94～1.08；東部及東南部區(qū)域為異常高壓壓力系統(tǒng)，壓力系數(shù)為1.65～1.90。阿姆河右岸地區(qū)涅列齊姆、根吉別克和麥捷讓等構造的目的層地層壓力系數(shù)為0.85～1.08，屬于低壓—常壓氣藏(嚴維理等，2010)。

根據(jù)在阿姆河右岸鮑烏坦地區(qū)Uzy-1井和Tan-2井資料(蔣正中，2010)，換算得知在深度為3300m左右時，地層壓力為566.9大氣壓(57.2572MPa或8304.055psi)。

5.4 地溫特征

根據(jù)在阿姆河右岸鮑烏坦地區(qū)Yan-1井、Yan-3井、Bota-4井和Tan-2井資料(蔣正中，2010)，在3289m左右，地層溫度大約為122℃，地溫梯度大約為3.21℃/100m。

6 阿姆河右岸物性分布

6.1 物性概況

圖5土庫曼斯坦阿姆河右岸區(qū)塊H2S含量分布圖(據(jù)鄧燕等，2011修改)Fig. 5 H2S content distribution of gas reservoir in the Amu Darya right bank area, Turkmenistan (modified from Deng Yan et al., 2011)

遵循碳酸鹽巖儲層的特點，阿姆河右岸氣田普遍具有物性差異大、非均質(zhì)性強等特點，尤其是裂縫發(fā)育對其的影響，且整體上裂縫發(fā)育程度不好，B區(qū)的裂縫發(fā)育程度優(yōu)于A區(qū)，受力較強的揚古伊和桑迪克雷等裂縫發(fā)育，而受力較弱的別列克特里和薩曼杰佩氣田則裂縫相對發(fā)育較差。就沉積相而言，據(jù)巖心物性資料，堤礁相儲層明顯優(yōu)于點礁相儲層。據(jù)費懷義等(2010)研究可知，就巖心物性資料統(tǒng)計表明A區(qū)儲層孔隙度最大為24.9%，最小0.2%，其平均孔隙度10.3%，為中—高孔儲層；B區(qū)儲層孔隙度最大值為11.9%，最小值為1.0%，平均值為5.3%，為低孔儲層；對滲透率而言，A區(qū)以孔洞性儲層為主，有較好的孔滲關系，滲透率也相對較高，最高為3155.3mD，最低滲透率0.01×10-3mD，而平均滲透率6.87mD，故為中—高滲儲層；B區(qū)儲層孔隙相對較差，基質(zhì)滲透率也明顯較低，加之裂縫相對發(fā)育，儲層孔滲關系較差，是屬于低滲儲層；巖心滲透率最大值為470mD，最小值0.0001mD，平均巖心滲透率0.071mD。

6.2 物性分布特征

圖6土庫曼斯坦阿姆河盆地史發(fā)大地震圖(據(jù)UNEP et al.，2011修改)Fig. 6 The big earthquakes in the Amu Darya basin, Turkmenistan (modified from UNEP et al., 2011)

根據(jù)齊寶權等(2010)A區(qū)塊薩曼杰佩構造老井資料及試油資料分析，研究區(qū)存在氣水界面，且氣水界面通常分布于卡洛夫—牛津階塊狀生物灰?guī)r下部，但若氣水界面在構造高部位，則分布在礁上層石灰?guī)r段上部，該塊狀生物灰?guī)r孔洞較發(fā)育，儲層非均質(zhì)性較強，橫向上因所處構造位置差異和沉積相的變化，其厚度和孔洞的發(fā)育程度變化較大，氣水界面深度也有相應的起伏變化。B區(qū)塊氣水界面變化較大，不僅各構造不具有統(tǒng)一氣水界面，且同一構造內(nèi)具多個氣水界面的特征(推斷可能斷層分隔)。雖然氣水界面變化大，氣水關系復雜，但總體上具有西高東低、北高南低的特征。

表7 土庫曼斯坦阿姆河右岸區(qū)塊內(nèi)氣田H2S含量表 (鄧燕等，2011)Table 7 H2S content of gas reservoirs in the Amu Darya right bank area,Turkmenistan (after Deng Yan et al., 2011)

表8 層次分析法在酸氣回注選址評價中的應用Table 8 The application of analytic hierarchy process (AHP) to the AGI site selection

郭振華等(2011)指出，研究區(qū)的實際氣水分布特征非常復雜。就整體而言，儲層普遍存在氣水過渡帶，但是不同構造儲層氣水過渡帶厚度存在差別。如相比于大背斜構造儲層，披覆構造儲層氣水過渡帶要更厚一些。另外束縛水和吸附氣的飽和度大小對儲層氣水分布起到制約作用。大背斜構造GW3井儲層存在明顯的氣水過渡帶，氣水過渡帶厚度約40m，該段儲層平均孔隙度為15%，滲透率為0.1～1mD。裂縫比熱也影響著碳酸鹽巖儲層的氣水分布。

6.3 含硫化氫特征及其分布

阿姆河右岸區(qū)域內(nèi)各氣田天然氣中，H2S含量分布呈現(xiàn)出明顯的非均質(zhì)性，詳見表7和圖5。H2S含量呈現(xiàn)"西高東低中微含"的分布特征，西北部氣藏是中高含硫化氫的氣藏，中部和東南部氣藏是低—微含硫化氫的氣藏。H2S的地質(zhì)成因主要有含硫有機質(zhì)的裂解、細菌硫酸鹽還原作用和硫酸鹽熱化學還原反應等。H2S分布主要受高伽馬泥巖分布、斷裂和沉積相變化的影響(鄧燕等，2011)。

7 阿姆河右岸史發(fā)地震特征

根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)、全球資源信息數(shù)據(jù)庫(GRID Arendal)和Zoi環(huán)境網(wǎng)絡倡議編寫的報告，阿姆河盆地是一個災害易發(fā)生區(qū)域，其中包括地震災害。圖6中標注了發(fā)生過的重大地震和強地震等災害風險地區(qū)：Ashgabat、Tashkent、Afghanistan的部分區(qū)域和Tajikistan。查閱USGS公布的世界地震歷史資料知，1907年Qaratog地震震級是8.0M、1911年的Sarez地震震級是7.4M、1948年Ashgabat地震震級是7.3M、1949年Khait地震震級是7.5M和2008年Kyrgyzstan地震震級是6.6M(UNEP et al.，2011)。

圖7進一步展示了來自USGS數(shù)據(jù)庫，阿姆河右岸研究區(qū)從1975年1月1日到2012年9月15日曾經(jīng)發(fā)生過的歷史地震。在研究區(qū)的西北角和阿姆河下游東面曾經(jīng)發(fā)生過震級在4～5之間的地震，基于安全考慮，所選回注場地應避開這些已發(fā)生地震的區(qū)域(由于資料有限，地震所產(chǎn)生的原因尚需進一步研究分析)。

8 基于層次分析法的阿姆河盆地選址評價初探

盆地級選址評價初探,基于上述酸氣回注地質(zhì)因素分析，選用層次分析法(劉桂臻等，2014)對選出指標進行層次權重決策的分析。基于實際情況和借鑒二氧化碳地質(zhì)封存選址指標體系，酸氣回注推薦選用指標有構造背景、面積、沉積深度、地質(zhì)特征、水文地質(zhì)特征、地熱條件、生烴潛力、成熟度、煤和煤層氣、鹽巖、陸地/近海區(qū)、氣候、易接近性、基礎設施和H2S/CO2源，其中易接近性、基礎設施和H2S/CO2源主要體現(xiàn)酸氣回注與二氧化碳地質(zhì)封存場地選址的不同之處。

首先，根據(jù)調(diào)研資料，結合經(jīng)驗判斷出各個指標之間的相對重要程度，然后對其進行歸一化，得到各個指標的權重，關于權重的賦值和計算過程可以參見文獻(劉桂臻等，2014)。再則，給出每個級別的各指標的等級分值，即構造背景和面積由調(diào)研阿姆河盆地是世界上最著名的富油氣大型沉積盆地之一等估算分值；沉積深度由剖面圖可知最大沉積厚度7～8km；地質(zhì)特征根據(jù)上文總結可得；水文地質(zhì)特征根據(jù)經(jīng)驗估算分值；地熱條件據(jù)上文可得；生烴潛力據(jù)資料可知，是富油氣大型沉積盆地；成熟度據(jù)調(diào)研可知是成熟；煤和煤層氣調(diào)研無相關資料，默認為無煤和煤層氣；鹽巖據(jù)調(diào)研知有巨厚鹽膏鹽層；陸地/近海區(qū)調(diào)研可知為陸地；氣候據(jù)調(diào)研可知，地處亞洲大陸炎熱、干旱中心地帶、大部分國土面積被沙漠覆蓋，為典型的溫帶大陸性氣候，是世界上最干旱的地區(qū)之一；易接近性據(jù)經(jīng)驗可知；基礎設施是大規(guī)模；H2S/CO2源多；具體見表8。然后，根據(jù)隸屬度矩陣算出各隸屬度。最后，由對比矩陣綜合算出4個等級(差、中、良和優(yōu))的結果分別是0.0159、0.1395、0.2436和0.6010。計算結果顯示為優(yōu)。據(jù)此可知，本區(qū)是適合酸氣回注的，下節(jié)討論具體封存場地。

圖7土庫曼斯坦阿姆河盆地區(qū)域震級4以上的歷史地震分布 [數(shù)據(jù)來源：USGS?,作圖：GeoTaos(雷興林等，2013)]Fig. 7 Distribution of historical earthquakes above magnitude 4 in the Amu Darya basin, Turkmenistan[Data from USGS?,Figure produced by GeoTaos (Lei Xinglin et al., 2013)]

9 研究區(qū)場地級封存優(yōu)勢帶預測初探

基于上述層次分析法對阿姆河右岸酸氣回注盆地的盆地級適應性的良好評估，筆者對阿姆河右岸研究區(qū)，更為詳細地開展了酸性氣體封存優(yōu)選場地研究。通過系統(tǒng)分析，為封存靶區(qū)的儲蓋層優(yōu)選做了進一步分析。

9.1 縱向上封存蓋層組合分析

根據(jù)前述資料分析可知，白堊系的阿爾布階下部的泥頁巖層分布廣泛，分布連續(xù)，僅局部夾砂巖層，厚度在290～400m之間；阿普特階儲集層的巖性有灰?guī)r、砂巖、泥巖、粉砂巖和硬石膏互層，在此選擇白堊系的阿爾布階為區(qū)域性蓋層。上侏羅系基末利—提塘階是巨厚層鹽膏鹽層，厚度為750～1000m，考慮酸氣與地層的長期緩慢地球化學過程，從保守角度來考慮，其做區(qū)域性蓋層稍差，可作為良好的局部蓋層。此鹽膏鹽層是巨厚的，且下面氣藏是帶酸性H2S的，根據(jù)自然類比，它既然能封存氣藏形成圈閉，作為酸性氣體的封存蓋層也是可靠的。同時，除了這兩個主要的蓋層外，還有下白堊系巴蕾姆階的泥巖、上白堊系土侖階的泥巖和下第三系上部泥頁巖都是局部蓋層(圖2)。

9.2 封存儲層靶區(qū)分析

綜合上面資料，通過層次分析法僅知道該盆地是適宜作為酸氣封存場地，但是沒有指名具體封存靶區(qū)。根據(jù)前人資料，本文推薦埋深在800～3500m之間，厚度大于800m。基爾桑、恰什古伊、別-皮氣田(別列克特利和皮爾古伊)、桑迪克雷、奧賈爾雷均在走滑斷裂、斷層多的區(qū)域上，故最好排除。由沉積相分布圖來看，最好選擇伊利吉克、薩曼杰佩、麥捷讓、涅列齊姆這片臺內(nèi)淺水沉積。其中已知薩曼杰佩氣田：1986年投入開發(fā)，1993年停產(chǎn)，孔隙度的分布范圍為0.2%～24.2%，平均值為9.8%，滲透率的分布范圍為0.01～3155.3mD，平均值為54.0mD(董霞等，2010)。麥捷讓氣田是1968年在構造穹窿部位鉆探發(fā)現(xiàn)的氣田，層狀灰?guī)r段巖性主要為灰色、淺灰色灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。塊狀灰?guī)r段主要發(fā)育各類顆?；?guī)r，溶孔、溶洞較為發(fā)育。層狀灰?guī)r段儲層孔隙度3%～7%，相對較為致密，為低孔儲層。塊狀灰?guī)r段儲層孔隙度5%～11%，主要為中孔儲層，孔隙度變化均勻(李洪璽等，2010)。西部區(qū)域為低壓，正常壓力系統(tǒng)，壓力系數(shù)為0.94～1.08，涅列齊姆、根吉別克和麥捷讓等構造的目的層(圖3)地層壓力系數(shù)為0.85～1.08，地溫梯度一般在3.21℃/100m，推薦為優(yōu)選區(qū)域。

10 結論

本文參考二氧化碳封存選址原則，提出運用酸氣回注的地質(zhì)工程學方法，對阿姆河右岸酸氣回注封存場地進行適應性評價，選擇酸氣封存選址的指標，包括研究區(qū)地質(zhì)構造穩(wěn)定性、地震和斷裂發(fā)育情況、地層壓力、地溫、儲層孔隙度和滲透率、蓋層封閉性等；同時根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H地質(zhì)情況，對每個指標進行權重賦值，運用層次分析法來進行盆地級評價；而且參考利用沉積微相和更細的儲層物性資料，進行了更細級別的封存場地優(yōu)勢帶分析。

根據(jù)本文研究，建議除去政府規(guī)劃的農(nóng)業(yè)區(qū)用地和對廢棄井進行封固處理(嚴維理等，2010；王勇等，2010)，優(yōu)先選取薩曼杰佩和麥捷讓附近的卡洛夫—牛津階的水體層作為儲層，其中水體的準確位置和深度需要進一步研究確定。

目前，從定性分析到定量分析還需更進一步的工作；同時根據(jù)酸氣回注實際工程的展開，進一步針對性地完善預測指標。這些都需要在下一步的研究中繼續(xù)。

致謝：正是審稿人嚴謹和富有建設性的建議，本文才得以極大地完善和提高。感謝CPE西南分公司的杜磊博士和加拿大GLE公司J.J. Carroll博士在酸氣回注工程方面給與的建議和幫助！

注釋/Note

? USGS. 2014. The National Geologic Map. [2013-12-01] http://ngmdb.usgs.gov.