1.2 本文內容與架構 本文內容敘述如下：
第一章緒論說明本研究的研究動機與目的和描述各章節內容。
第二章研究區域概述說明本研究區域之地質背景和地層之說明，以及前人針 對二氧化碳封存所做的研究。
第三章研究方法針對本研究所使用的電測分析和鑽屑分析兩種方法做說 明。
第四章研究結果呈現電測分析和鑽屑分析之成果。
第五章討論說明電測資料和鑽屑資料之整合分析，討論適宜的二氧化碳蓋層 和儲集層之特性與深度和二氧化碳的灌注機制及後續可能可以進行的研究方 向。
第六章結論將本研究的內容和成果做統整。
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6 變粗序列，沉積環境為淺海大陸棚(Huang, 1976)。
桂竹林層：本層以淺海相的砂岩和頁岩為其代表，整合在南莊層的上面。本
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圖 2.1 彰濱工業區位置圖。紅色方框位置為彰濱工業區井場位置。
圖 2.2 星號處為井場在彰濱工業區的位置。
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表 2.1 本研究鑽井之層位表(台電，2014)。
10 Ringrose, 2010;Rutqvist et al., 2010)。
3. 1999 年加拿大 EnCana 公司、Saskatchewan 省資源局、國際能源署及石油工 業界聯合執行一個擠注二氧化碳增產石油計畫，將美國北達科塔州一家煤炭 氣化廠排放的二氧化碳，經 330 公里管線輸送至加拿大 Weyburn 油田。注入 深約 1,400 公尺、厚度 300 公尺之碳酸岩儲油層。從 2000 年開始注氣，直到
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2011 年結束，共儲存了約 2000 萬噸的二氧化碳，也預估將會增加約 2.2 億桶 石油產量 (Preston et al., 2005)。
4. 2003 年日本 RITE 在日本新瀉長岡市(Nagaoka)將二氧化碳開始灌注入深約 1100 公尺，厚約 60 公尺的 Haizume 砂岩層，灌注至 2005 年結束，共灌注了 10400 噸。在這個計畫中也利用了電測資料以及 FMI 影像來評估此區域是否 適合灌注。(Chiyonobu et al., 2013)
除了以上所列舉的這些研究或試驗計畫之外，在世界各地都有許多規模大小 不一的二氧化碳地下封存計畫，包括：美國、荷蘭、澳洲和德國等，顯示地下封 存的可行性是被普遍接受及肯定，而且可利用鑽井及電測資料判定區域中地下適 合灌注二氧化碳的位置，其為目前在技術上可行、但經濟上仍有改善空間和封存 場址需要詳細調查的一種二氧化碳減量方案。
12 3005m，因此分別於這兩個時間點進行 100~1500m 與 1500~3000m 等兩階段裸孔 井測施測。考量探棒組合長度、資料完整性與安全性問題，七種電測項目分為三
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環狀電阻影像(Borehole Resistivity Image)為一種高解析度的影像電測，利用 電阻率高低相對變化繪製成井壁展開影像，可以用來解析地層特徵、沈積構造、
關於影像解釋部分則利用 Schlumberger 公司開發的 Geoframe 軟體挑選環狀 電阻影像中明顯的正弦曲線，來判斷地下構造或地層界面的位態，再藉由人為判 讀產生的蝌蚪圖(圖 3.4)，可以獲得地層構造深度、地層傾沒方向與傾角等資料(圖
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3.5)。
3.1.2 珈瑪射線
自然珈瑪射線(Natural Gamma Ray)是量測地層中自然珈瑪射線含量的多寡 (圖 3.6)。通常自然珈瑪射線來自於鈾(U)、釷(Th)與鉀(K)三種元素的放射性，這
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電阻率常用公式為 Archie’s Law(1942)，公式如下：
F = 𝑎
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3.1.7 孔隙率
本研究的孔隙率(Porosity)是藉由中子撞擊氫原子去感應氫原子含量而換算 成孔隙率，因此基本上是反映地層中的含氫（水）量，又可稱為氫指標(Hydrogen Index)，其孔隙率為中子孔隙率單位(Neutron Porosity Unit)，其真實物理意義與 一般孔隙率定義略有差異。通常會當作獨立量測值(圖 3.7)。
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圖 3.1 各探棒組合配置圖。左側探棒組合由上而下依次為珈瑪射線—電阻率—波 速—自然電位。中間探棒組合由上而下依次為珈瑪射線—孔隙率—密度。右側探 棒組合由上而下依次為珈瑪射線—環狀電阻影像。
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圖 3.2 環狀電阻影像探棒。四支活動機械臂可以量測兩對相互垂直方向之井徑大 小，每個機械臂上有兩個測板，每個測板上有 24 個圓形微電阻率量測探頭。
圖 3.3 環狀電阻影像探棒上測板的圓形微電阻率探頭。兩組測板上共 48 個探頭
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圖 3.4 地層構造在井中之樣貌和將井壁影像攤平後其呈現之正弦曲線示意圖。正 弦曲線之振幅表示傾角，波谷位置表示傾向。而依據正弦曲線可繪製相對應之蝌 蚪圖，蝌蚪圓點位置指示傾角與深度，而蝌蚪尾巴方向指示傾向。
圖 3.5 環狀電阻影像判認地層構造位態之範例。左欄紅線為沿著地層界面所判認 出之正弦曲線，右欄為地層層面之蝌蚪圖。
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圖 3.6 電測儀器Ⅰ。(1)電阻電測。(2)波速電測。(3)自然電位電測。(4)自然珈瑪 射線電測。
圖 3.7 電測儀器Ⅱ。(1)中子孔隙率電測。(2)密度電測。
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圖 3.8 密度電測施測情形。施測時需使用推桿將感測器貼緊井壁。
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石英(quartz)和長石(feldspar)三個種類(圖 3.11)，並使用顆粒計數活動載台(point counter)計數 300 點，進行砂粒範圍的組成分析，將計數結果繪製在 Folk(1965) 所定義的砂岩分類 Q-F-Lt 三角分析圖(圖 3.12)上，進行砂岩成分分析與成因評估，
最後利用隨深度變化之分佈結果與電測資料整合分析。
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圖3.9 鑽屑取樣。
圖 3.10 鑽屑取樣後流程。鑽屑於室內進行(1)清洗、(2)乾燥、(3)過篩、(4)包裝、
(5)秤重等流程，最後標記並記錄。
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圖 3.11 岩屑礦物薄片在偏光顯微鏡下(a)平行和(b)交叉偏光的相片。Lt:岩屑。Q:
石英。F:長石。
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圖3.12 Q-F-Lt三角砂岩分類圖(Folk, 1965)。
26 於 25-150gAPI(圖 4.4 與 4.5)。細部而言，介於 100-1430m 之間可分三區間：
100-550m 區間，自然珈瑪射線含量大部分低於 100gAPI，黏土含量偏低，以砂
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泥互層為主(圖 4.6 與 4.7)；550-1350m 區間，黏土量增加仍夾砂層，如 725m 與 1300m(圖 4.7 與 4.8)；而 1350-1430m 區間，以黏土為主，沒有明顯砂層，自然 珈瑪射線含量高於 80gAPI。
1500-3000m 區間(圖 4.5)，從 1725m 附近，自然珈瑪射線開始變低，於 1950-2150m 下降更為明顯(圖 4.9 與 4.10)，2150-2300m 為另一個自然珈瑪射線 向上增大（粒度變細）的序列，2300-2450m 區間為一持平的狀況，2450-2600m 與 2600-2750m 分別為自然珈瑪射線向上增大（粒度變細）的序列，2750-3000m 區間為自然珈瑪射線向上增大減小（粒度變細變粗）的序列(圖 4.11)。2300-3000m 之間似乎夾雜了砂層與泥層，其中的砂層有可能可以做為二氧化碳的儲集層。
4.1.3 自然電位
鑽井第一階段井測(100-1500m)的自然電位介於-12 到 28mV，無明顯隨深度 的總體變化(圖 4.4)。依其特性大致可以區分三層：100-550m 區間，自然電位介 於 10 到 25mV；550-1350m 區間，自然電位變動幅度比較大，介於 -10 到 28mV；
1350-1430m 區間，自然電位較高，大於 20mV(圖 4.6~圖 4.8)。
鑽井第二階段井測(1500-3000m)的自然電位介於 185 到 314mV，隨深度增加 而變大(圖 4.5)。如同自然珈瑪射線，自然電位有些明顯的分層，例如 1500-1725m 為定值的狀態，1725-1950m 為向上變小，1950-2150m 為向上變大的序列，
2150-2300m 為向上變小的序列，2300-2450m 比較類似定值的狀態，2450-2600m 為向上變小的序列，2600-3000m 為向上變小，原本自然珈瑪射線 2800m 的界面 於自然電位上分層不明顯(圖 4.9~圖 4.11)。但如同自然珈瑪射線 2295-3000m 之 間似乎夾雜了砂層，自然電位於這些區段亦為低電位狀態，可能為含電解質液體 的砂層。
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4.1.4 電阻率
總體而言，鑽井第一階段電阻率隨深度增加而降低(圖 4.4)，電阻率介於 3-48ohm.m 之間(圖 4.4)。依其電阻率分佈特性，可以將電阻率大致分為三層：
0-550m 區間，電阻率相對較高，其數值介於 8-38ohm.m，波動起伏較大；
550-1350m 區 間 ， 電 阻 率 相 對 較 低 ， 介 於 5.8-48ohm.m， 波 動 起 伏 較 小 ； 1350-1430m 區間，電阻率最低，幾乎持平於 3ohm.m(圖 4.6~圖 4.8)。
另一方面，電阻率增加時，自然珈瑪射線降低，顯示黏土含量降低時，電阻 率略微增加。所以，電阻率數值反映了岩性特性，在後續會再說明。其現象與前 人錦水頁岩與桂竹林的電測特徵一致(Wu et .al., 2007)。但是，其電阻率比海水 電阻率(0.2ohm-m; Rider, 2004)高，且最低電阻率幾乎與濾液電阻率(3.24ohm.m) 相同，而不同測深之電阻值幾乎相同，沒有明顯分異現象，可能添加堵漏劑(白 雲母)影響了泥漿特性與量測之電阻率數值。
於第二階段 1500-3000m(圖 4.5)，除了 2590-2625m 受鋼製斷桿影響，電阻 率偏低（~0.2ohm.m），一般電阻率介於 0.9-250ohm.m 之間，總體而言，電阻率 隨深度增加而降低，依據其變化特徵可加以分層。於 1500-2150m 區段，電阻率 維持平狀態，2150-2300m 為向上變低，2300-2450m 持平狀態，2450-2600m 與 2600-2800m 為兩段向上變高狀況，2800-3000m 為向上變高變低(圖 4.9~圖 4.11)。
如同第一階段，自然珈瑪射線降低時，電阻率略微增加。一些深度上有低電阻區 段，可能反映低電阻的含水砂岩層。
4.1.5 波速
整體而言，P 波傳遞時間隨深度增加而加大(圖 4.4 與 4.5)。P 波傳遞時間與 其他井測數據有明顯關係，例如自然珈瑪射線與密度。傳遞時間越短，自然珈瑪
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射線越低，密度越小，在第五章會再說明。
第一階段(100-1500m)傳遞時間大約介於 328-656μs/m(圖 4.4)，而水的 P 波傳 遞時間約為 656μs/m(Rider, 2004)，顯示淺部的沉積物相當疏鬆，孔隙率極高。
量測的 P 波傳遞時間有隨著深度增加而減少的趨勢，顯示壓密作用持續進行。依 照其分佈特性，可將波速分成三層：0-550m 區間，傳遞時間約為 403.4-656μs/m，
可能因沉積物疏鬆，進行初步壓密作用；550-1350m 區間，P 波傳遞時間為 328-623.2μs/m， 波動較大；1350m-1430m 區間，傳遞時間約 328-475.6μs/m，變 化較小，無明顯變化(圖 4.6~圖 4.8)。
第二階段(1500-3000m)除了 2590-2625m 受斷桿影響之外，P 波傳遞時間介 於 180.4-623.2μs/m(圖 4.5)。1500-2150m 基本上為向上變慢的趨勢，但其中有許 多傳遞時間慢的小區段，可能存在疏鬆的砂岩層。2150-2300m 為向上變慢的序 列，2300-2450m 為向上變慢到變快的序列。2450-2600m 幾乎維持平的狀態，
2600-2800m 為向上變快，2800-3000m 為向上變慢。2300-3000m 之間有 P 波傳 遞時間變慢的區段，可能為疏鬆的砂岩層(圖 4.9~圖 4.11)。 度約為 1.8-2.3g/cm3，隨深度變化不明顯；550-1350m區間，密度介於 2.0-2.4g/cm3， 隨深度的變化明顯，顯示壓密作用較為強烈；1350-1430m 區間，密度幾乎持平，
介於 2.2-2.4g/cm3(圖 4.6~圖 4.8)。
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第二階段（1500-3000m）大約可分為五段，1500-2300m 為密度向上變小，
2300-2450m 為向上變小變大，2450-2600m 與 2600-2800m 為兩個向上變小的序 列，2800-3000m 為向上變大變小的序列。雖然，2300-3000m 之間有不少密度變 小的區間，推測為多孔隙砂岩(圖 4.9~圖 4.11)。
4.1.7 孔隙率及滲透率
中子孔隙率是藉由中子撞擊氫原子去感應氫原子含量而換算成孔隙率，因此 基本上是反應地層中的含氫量（水），又可稱為氫指標(hydrogen index)，其孔隙 率為中子孔隙率單位(neutron porosity unit)，其真實物理意義與一般孔隙率定義略 有差異。通常會當作獨立量測值。 示了壓密作用；1350-1430m 區間，孔隙率幾乎持平，數值介於 0.24-0.43，平均 值約 0.34(圖 4.6~圖 4.8)。
第二階段(1500-3000m)大約可以區分為六層：1500-2150m 為孔隙率連續向 上變大的區 段，2150-2300m 與 2300-2450m 分別為兩個向上變大的序列，
2450-2600m 為大致持平的區段，2600-2800m 為向上變小，2800-3000m 為向上變 大的序列(圖 4.9~圖 4.11)。
由於中子孔隙率主要是量測地層中的含氫(水)量，而彰濱地區地層中有一些