Рейтинг@Mail.ru
Навигация

← Предыдущая статья             Содержание номера             Следующая статья →

Журнал First Break – Декабрь 2008 – Выпуск 12 – Том 26 – Новости EAGE

Успехи на семинаре по геологическому захоронению CO2

Sergio Persoglia (OGS и CO2GeoNet, член научного совета семинара) рас-сказывает о Первом семинаре EAGE по проблеме захоронения CO2 в не-драх, который прошел 29-30 сентября 2008 года в Академии наук Венгрии, Будапешт, при финансовой поддержке Vattenfall и StatoilHy-dro. Чтобы отметить свой столетний юбилей, Edtvds Lorand Geophysical Institute (ELGI) организовал семинар, пригласив 100 делегатов из 20 стран, которые получили возможность посетить Edtvds Museum. В некотором смысле ELGI можно считать местом рождения геофизической разведки. В 1908 году геофизические исследования в Венгрии стали рассматривать как отдельную дисциплину, а в 1920х крутильные весы Edtvds стали основным инструментом разведки углеводородов по всему миру. Целью проведения семинара была оценка последних достижений в вопросе геологического захоронения CO2 (CGS). В этой области в последнее время наблюдается повышенный интерес широкого круга исследователей в Европе благодаря ряду новых пилотных проектов и результатов тестирований, разрекламированных представителями энергической промышленности, и запуском ЕС порядка 10-12 демонстрационных проектов по улавливанию и захоронению углерода (CCS) сроком до 2015 года. Кроме того, проведение семинара оказалось своевременным в свете обсуждения в Европейском Парламенте недавно предложенной директивы по захоронению оксида углерода. Открыл семинар Tore Torp, председатель научного совета. В рамках семинара были организованы пять технических заседаний, на которых представлялись основные доклады. Первым выступил д-р Pierre Dechamps, ранее работавший в Управлении по исследованиям ЕС, а сейчас представляющий экспертный совет Европейской комиссии по энергетике и изменению климата, напомнивший, что в марте 2007 года 27 глав государств ЕС единогласно подписали соглашение об ограничениях, включающее снижение выделения газа на 20% по сравнению с 1990, даже при наличии междуна-родных соглашений, повышающих эффективность использования энер-гии на 20%; и повышение доли возобновляемых ресурсов на 20%. Для достижения этих целей ЕС предложил стратегический энергетический план, учитывающий ряд европейских промышленных инициатив. Европейская стратегия по улавливанию, транспортировке и захоронению CO2 является одной из этих инициатив. В то же время, Европейский союз продолжает поддерживать исследования в рамках 7й Сетевой Программы по исследованию и демонстрации. Энергетика является одним из девяти разделов, охватываемых этой программой и, внутри этого раздела, восьмой темой включена проблема захоронения углерода. Д-р Dechamps делает вывод, что Европа намеревается одновременно добиваться стабильности и безопасности поставок энергетических ресурсов, конкурентоспособности промышленности и качества жизни путем перехода к экономике с низким потреблением углерода. Программа захоронения углерода играет в этой стратегии заметную роль, и Комиссия пытается создать правовое поле для ее развертывания.

Оценка потенциала Для заседания по оценке потенциала N.P. Christensen (Vattenfall-Nordic) сделал основной доклад по теме 'Methods and Pitfalls in Capacity Estimation' ("Методы и подвохи проведения оценки потенциала"). На самом заседании B. Saftic (University of Zagreb) суммировал оценки возможностей геологического захоронения для Испании, Италии, Словении и Хорватии в рамках финансируемых ЕС проектов Castor и GeoCapacity. S. Grataloup (BRGM) продемонстрировал 3D приповерхностную модель, разработанную для выбора места и моделирования закачки в Парижском бассейне, в рамках PICOREF, французского исследовательского проекта, направленного на развитие методологии определения характеристик глубоких солевых водных горизонтов, пригодных для захоронения CO2. A. Shogenova (Таллиннский университет) рассказал об альтернативных возможностях захоронения CO2 в Эстонии, Литве и Латвии, трех странах делящих между собой Балтийский Осадочный бассейн и имеющих тесные экономические связи и координированную политику в вопросах защиты окружающей среды. Латвия имеет большой потенциал по захоронению, для Эстонии и Литвы предлагаются альтернативные подходы, связанные с созданием минеральных ловушек. A. Wojcicki (PBG Warsaw) суммировал результаты проектов Castor и GeoCapacity в Польше, касающиеся трех прогнозов по захоронению. По наиболее пессимистичному сценарию существующего потенциала хватит на 30-40 лет захоронения выбрасываемого промышленностью и тепловыми станциями углекислого газа. X. Rachez (BRGM) предложил концептуальную модель таких гор-ных структур, как Доггеровский из-вестняк в Парижском бассейне. Проницаемость этой содержащей углерод породы, измеренная в лабораторных условиях, является очень низкой и не отражает прони-цаемость больших массивов. Подход, рассматривающий сеть отдельных разломов, показал важность учета прилегающих горизонтальных пластов в общем поведении потока. M. Perrin (Ecole des Mines de Paris) предложил новую методологию для идентификации и использования различных документальных источников в Интернете, что может иметь большое значение для сайтов, касающихся захоронения CO2.

Мониторинг захоронения CO2 A. Chadwick (Британская геологоразведка) начал заседание по мониторингу захоронений CO2 докладом под названием 'Проблемы мониторинга CO2'. A. Troelsgaard Sorensen (Vattenfall Nordic) рассказал об исследованиях и будущей стратегии контроля в геологической структуре Vedsted, в которой Vattenfall работает над проектом по захоронению углерода. Ожидается, что ежегодно потребуется захоронение 1.8 миллионов тонн CO2: для этого необходимо создание обоснованного с научной и коммерческой точек зрения плана мониторинговых иссле-дований. T. Norman (NTNU Trondheim and EMGS) обратился к возможности использования морских электромагнитных геологоразведывательных установок с контролируемым источником (CSEM) для мониторинга захоронения CO2 в формации Utsira. Объединяя электромагнитные и сейсмические методы, имеющие дополнительное значение из-за зависимости от остаточного соляного насыщения, можно получить более высокое разрешение распределения CO2. M. Urosevic (Curtin University) говорил об использовании сейсмических методов для лучшего понимания приповерхностных явлений с помощью 3D time-lapse отображения инжектированного CO2. Моделируя имеющиеся сейсмические данные методом уменьшения отклонений рассчитанных значений параметров от реальных, можно получить более качественное сейсмическое изображение для территорий с карстовой приповерхностной топографией, как например, истощенное газовое месторождение Naylor рядом с береговой территорией бассейна Otway, Австралия. N. Dubos-Sallee (IFP) рассматривал в своем докладе влияние разломов на процесс захоронения CO2 и на мониторинг процесса замены жидкости газом. Сейсмические методы не могут дать полного описания структуры с разломами, и должны использоваться в рамках интегрированного подхода вместе с другими методами исследований. Например, стволы скважин и участки обнажения пород могут дать верхний предел ожидаемой плотности разломов на глубине, а изучение механических свойств породы помо-жет понять строение разломов. O. Eiken (StatoilHydro) рассказал, что, начиная с 1996 года в формации Utsira на месторождении Sleipner было захоронено 10 миллио-нов тонн CO2. На этом участке регу-лярно снимаются 4D сейсмические и гравитационные данные, по которым определяется геометрия и объем захоронения. Оценка средней плотности показывает, что плотность CO2 в резервуаре очень высока. Оценка наименьшей плотности и наивысшей температуры рядом со скважиной показывает наличие значительного пространственного градиента. Свидетельств утечки в вскрышные глинистые сланцы нет. S.A. al Hagrey (Christian Albrechts University of Kiel) показал результаты прямого и обратного численного моделирования чувствительности электрической резистивной томографии (ERT) к изменениям, вызванным инжекцией и миграцией CO2. 2D и 3D моделирование показывает возможность использования скважинной ERT для картографирования CO2 захоронений с помощью изменения таких параметров, как толщина, концентрация и конфигурация электродов. Последнее более предпочтительно, поскольку дает лучшее пространственное разрешение и меньшее количество ложных объектов. A. Arnaud (Altamira Information) объяснил, что интерферометрия для радара с синтезированной апертурой (INSAR) может быть использована для оценки стабильности захоронения, поскольку миллиметро-вый подъем уровня поверхности может свидетельствовать о потенциальной утечке захоронения. Более того, InSAR является очень надежным и дешевым методом контроля для долговременных захоронений CO2. S. Persoglia (OGS) представил результаты контрольного теста, проведенного недалеко от Триеста (Италия) с помощью ряда недорогих инструментов (в том числе взятие проб на оксид углерода в диапазоне от 0 до 4000 промилле), установленных на IFR аэроплане с одним двигателем. Целью эксперимента было подтвердить возможность обнаружения небольших изменений концентрации CO2 в воздухе при проведении разведки на обширной территории. Введя в полученные данные поправки, связанные с высотой полета (учитывающие изменения атмосферного давления, температуры и влажности), обнаружили, что максимум концентрации CO2 наблюдается на высоте 200м над автомагистралями.

Моделирование процесса захоронения CO2 A. Kronimus (TNO) рассказал о моделировании захоронения CO2 в угле в макро и микро масштабах с целью изучения диффузии газа в угле. Лабораторные эксперименты показали расхождения с существующими теориями взаимодействия CO2 с углем. Изучалась неоднородность поверхности угля с помощью молекулярной модели; в макроскопическом масштабе использовалась бидисперсная модель угля, включающая алгоритм "вспучивания" угля. С помощью этого подхода было достигнуто хорошее соответствие между результатами моделирования и экспериментальными данными. H. Alkan (Institute for Safety Technology) рассказал о влиянии капиллярности и показателей растворимости породы на инжективность CO2 и возможный объем захоронения. Включив в TOUGH2 (числовой симулятор для многокомпонентного многофазового потока жидкости) модуля для динамического изменения фазы в процессе перемещения жидкой системы, содержащей CO2 и раствор солей, проанализировали влияние капиллярных сил на инжективность. J. Verdon (University of Bristol) показал, что объединив симулятор потока жидкости в резервуаре с программой, рассчитывающей геомеханические системы с конечным числом элементов, можно смоделировать геомеханическое влияние инжекции CO2 на одиночный резервуар. Чтобы связать деформацию с изменениями сейсмических параметров, была разработана модель зависимости физических свойств породы от давления. Она показывает, что изменения давления, вызванные инжекцией CO2, можно представить с помощью разложения сдвиговой волны. Венгерская кухня M. Carpenter (Det Norske Veritas) представил две стратегии для ограничения скорости и величины избыточного давления, вызванного созданием и рециркуляцией растворов солей в захоронении. Анализ был проведен с помощью инструментов резервуарного моделирования для системы захоронения с несколькими водными горизонтами.

Оценка рисков и полевые лаборатории На заседании "Risk Assessment and Field Laboratories" S. Lombardi (University of Rome 'La Sapienza') представил ос-новной доклад 'The Study of CO2 Natu-ral Reservoirs to Develop Criteria for Risk Assessment and Safety Strategy' ("Изучение природных резервуаров CO2 для выработки критериев оценки рисков и стратегии безопасности"). O. Bouc (BRGM) продемонстрировал методологию разработки критериев безопасности, различных для каждого месторождения, и ее применения к захоронению на водном горизонте под Парижским бассейном. Для разработки сценариев рисков были идентифицированы девять типов мишеней, 11 опасных ситуаций были разбиты на пять категорий. Эти списки стали основой для разработки панели наблюдения, отображающей рассматриваемую территорию. T. van Tilburg (TNO) предложил CASSIF, пакет для определения сценариев секвестрации углерода. Он обращает внимание на герметичность, определяемую в трех основных ситуациях: в скважинах, в разломах и в уплотнениях. Определены значимые параметры, влияющие на точность, решающее значение при работе в этом пакете имеет мнение эксперта. N. Wildgust (IEA-GHG R&D Pro-gramme) представил сетевое исследование IEA-GHG по объединению скважинных данных, в котором приняли участие ученые и промышленные эксперты. Целью создания сети было обнаружить влияние CO2 на материалы ствола скважины и оценить последствия и безопасность захоронения углерода. Позднее произошло смещение акцентов от лабораторных экспериментов и моделирования к практическим полевым исследованиям, которые показали более хорошие характеристики для материалов скважин. Планируется дальнейшая работа по устранению этих расхождений и разработке более реалистичных моделей. M. Soldal (Норвежский геотехнический институт) рассказал о новой экспериментальной установке, которая была протестирована, чтобы лучше представлять процессы взаимодействия CO2 с верхней породой, с акцентом на изучение геомеханических и акустических свойств породы. Эта установка состоит из проницаемой ячейки, позволяющей затопить верхнюю породу CO2 или насыщенным раствором CO2. В процессе затопления измеряются аксиальные и радиальные деформации породы, а также скорость звука в аксиальном Давление в порах контролируется датчиками давления, расположенными около верхней и нижней граней образца. С De Vittor (OGS) обсудил исследование влияния уменьшения pH, связанного с естественным выделением CO2, на существование, распределение и плотность планктона в морской воде. Полевые эксперименты были проведены в мае 2008 года на океаническом ложе к востоку от острова Panarea в южной части Тирренского моря. Эта территория, характеризующаяся наличием естественных выходов газа, содержащего до 94% CO2, и расположенная вдоль основных тектонических структур с потоком от 0.5 до 60 литров в минуту, используется в качестве полевой лаборатории Римским университетом и другими членами Европейского сообщества по геологическому захоронению CO2 CO2GeoNet.

Практика На заседании, посвященном рассмотрению реальных случаев, выступил Tore Torp (StatoilHydro) с презентацией 'Практика захоронения CO2 '. Z. Hajnal и S. Siile (University of Saskatchewan) представили сравнительное исследование тектонического строения и развития, а также нефтефизических свойств месторождения Weyburn в Виллистонском бассейне. В первой части исследования были идентифицированы небольшие структурные дислокации над резервуаром и в зонах вышележащих уплотнений. Знание геометрии (из сейсмических и скважинных данных) и физических/геохимических свойств породы (из каротажных данных) позволяют подробно определить во второй части работы нефтефизическую модель. R. Baker (Epic Consulting Services) рассказал об аналитической программе, разработанной в Epic, которая использует экспериментальные и эмпирические концепции для прогнозирования выхода нефти в ответ на смешанную инжекцию CO2. Результаты, полученные с помощью программы, сравниваются с реальными данными по месторождениям, включая Weiburn и Joffre. Программа является частью широкого CO2 скрининга всех месторождений в Альберте, Саскачеване, Манитобе и Онтарио с использованием статических и динамических параметров. P.S. Ringrose (StatoilHydro) представил подробный отчет о работе на газовом месторождении In Salah, где в течение четырех лет велась разработка, и было захоронено 2.5 миллиона тонн CO2 в соляном водоносном слое. Для оценки поверхностного захоронения используются альтернативные подходы к моделированию, возможность скважинного контроля и спутниковые данные о деформации породы. На данном этапе развития технологии поверхностного захоронения CO2 сформулированы следующие ключевые выводы: 1) поверхностное захоронение CO2 является очень неоднородным и требует точного определение характеристик и подробного моделирования резервуаров; 2) хорошо себя показали такие методы, как дистанционный каротаж, совместное применение LWD и геохимических методов, и скважинный анализ; 3) механические свойства породы имеют гораздо более важное значение, чем предполагалось ранее.




← Предыдущая статья             Содержание номера             Следующая статья →















Яндекс цитирования
Журнал First Break и материалы всех мероприятий EAGE направляются на индексацию в систему Scopus.
Журналы Basin Research, Geophysical Prospecting, Near Surface Geophysics и Petroleum Geoscience направляются на индексацию в системы Scopus и Web of Science.