[发明专利]CO2注入过程中基于概率分布的诱发地震风险评估方法

说明书

本发明公开了一种CO2注入过程中基于概率分布的诱发地震风险评估方法，包括以下步骤：S1、建立诱发地震物理预测模型，所述诱发地震物理预测模型每个维度分别是断层倾角φ、注入井距断层的距离D、断层埋深H；S2、将所述断层倾角平均分为N个水平，注入井距断层的距离平均分为M个水平，断层到地面的深度平均分为K个水平，其中，N、M、K均为正整数；S3、基于全因子实验设计计算断层滑动距离，将断层滑动距离计算结果离散化，并以断层倾角、注入井距断层距离和断层埋深为坐标轴，建立三维诱发地震统计预测模型；S4、设置震级安全阈值，根据所述震级安全阈值计算断层滑动安全阈值；S5、根据断层滑动安全阈值，预测地震活动风险。

技术领域

本发明涉及风险评估和能源开采与地下储存技术领域，特别涉及一种CO2注入过程中基于概率分布的诱发地震风险评估方法。

背景技术

CCUS(Carbon Capture，Utilization and Storage，CO2捕获、利用与封存技术)可以实现深度碳减排的同时提高地下资源的采收率，但大规模超临界CO2地中回注存在诱发封存场地内部隐伏断层活化和破坏性地震的风险，地震活动不仅危及注入系统，甚至会穿透上覆盖层，对盖层完整性构成威胁，增大CO2泄漏的风险，并且会导致项目被迫停止、失去投资者支持、甚至引发公众反对等一系列负面影响。随着CCUS工程的进一步推进，必将出现越来越多的流体注入诱发地震的事例，因而CCUS场地内部流体注入诱发地震危险性评估的研究愈发重要。

活动断层地震危险性评估是指利用反映断层长期活动特征的各种参数，结合其深部构造环境、现代运动状态和近断层应力-应变等资料，确定未来一定时段内发生中强以上地震的位置、震级上限和发震概率的过程。在涉及流体地中回注时，活动断层的危险性评估主要采用注前评估法和随注实时评估法。注前评估法基于先前案例研究中诱发地震的历史数据，建立预测模型定量评估活动断层的发震概率。随注实时评估法则在目标场地注入开始后，搜集原位储盖层参数及诱发地震事件的时空分布，建立预测模型，并通过上个时间节点模型的输出参数迭代对预测模型进行实时更新。由于随注实时评估法实现了断层危险性的动态评估，显著降低诱发地震风险，其应用范围更为广泛。

随注实时评估法使用统计预测模型和物理预测模型对场地内活动断层的地震危险性进行定量预测。统计预测模型基于场地的地震历史，通过地震学的基本定律(如大森-乌托定律或古登堡-里克特关系)预测诱发地震的规模和时空分布。尚处于发展的早期阶段，其实用性和预测结果的准确性受限于场地历史地震资料。而物理预测模型则基于对场地内多场耦合的深刻理解，预测流体注入的诱震响应，以期通过优化注入方案避免大规模诱发地震。但是由于地下环境的复杂性，隐伏断层的勘探和表征较为困难，断层带结构难以准确捕捉，深部储盖层及断层带的详细物性参数往往获取困难，导致物理预测模型过度简化，预测结果存在大量的不确定性。

综上，单一物理预测模型或统计预测模型尚难以有效指导封存场地选址。因此，综合物理预测模型和统计预测模型，建立系统的活动断层地震危险性评估方法，对防控诱发地震灾害和保证CCUS、地热开发以及页岩气开采等项目长期施工安全具有重要的应用实践价值。

发明内容

本发明在于克服现有技术的上述不足，提供一种能够揭示CCUS场地内部断层带地震风险分布、并为注入井位选址和现场施工提供技术支持的CO2注入过程中基于概率分布的诱发地震风险评估方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种CO2注入过程中基于概率分布的诱发地震风险评估方法，包括以下步骤：

S1、建立诱发地震物理预测模型，所述诱发地震物理预测模型每个维度分别是断层倾角φ、注入井距断层的距离D、断层埋深H；

S2、将所述断层倾角平均分为N个水平，注入井距断层的距离平均分为M个水平，断层埋深H平均分为K个水平，其中，N、M、K均为正整数；