Перспективные пространства для захоронения парниковых газов определили сотрудники лаборатории общей гидромеханики НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова в составе группы российских ученых. Эти газы предложили закачивать в проницаемые геологические формации под землей, например, в истощенные месторождения углеводородов или в водонасыщенные пласты.
Антропогенные выбросы углекислого газа – продукта горения ископаемого топлива – серьезная проблема для экологии. Ежегодно на одного человека в среднем приходится более четырех тонн выбросов углерода в атмосферу. Парниковый эффект, вызывающий глобальное потепление, с годами усиливается. Одним из решений этой проблемы может стать достижение нейтрального баланса углерода в атмосфере и декарбонизация энергетики. Ученые помогли оценить перспективность применения в регионе Западной Сибири технологии улавливания и размещения углекислого газа под землей (ССUS – Carbon Capture, Utilization and Storage). Технология CCUS предполагает закачку в проницаемые геологические пласты миллионов тонн газообразных выбросов промышленных предприятий для захоронения или долгосрочного хранения. Это позволяет исключить попадание загрязняющих веществ в атмосферу и, таким образом, способствует снижению антропогенного воздействия на климат.
По расчетам ученых, размещение газа под землей можно вести в истощенных месторождениях нефти и газа и в водонасыщенных пластах. Таким образом, нефтегазоносные провинции, о которых накоплен большой спектр геофизических данных, имеют наилучшие перспективы для обоснованного и безопасного развертывания технологии CCUS.
Исследовательская группа, включающая ученых МГУ, Сколковского института науки и технологий и инженеров Научно-технического центра компании Газпромнефть, при помощи геологических данных рассчитала показатели эффективности использования пластов, формировавшихся в различных условиях осадконакопления.
«Оценка объемов углекислого газа, которые можно безопасно закачать в пласт, требует проведения исследований на стыке механики жидкости и газа, механики твердого тела, геологии и геохимии. Необходимо рассчитывать трехмерные многофазные течения жидкостей и газов в неоднородной геологической среде с учетом различных режимов эксплуатации скважин, использующихся для закачки CO2, физико-химических взаимодействий между жидкостями и горной породой и изменяющимся напряженно-деформированным состоянием пористой среды. Проведение исследований в таком широком спектре областей знания возможно только с помощью создания научных коллабораций. Мы рады быть частью одной из таких коллабораций», – рассказал руководитель лаборатории, член-корреспондент РАН Андрей Афанасьев.
Каждая геологическая формация – уникальный объект моделирования, так как она обладает различными условиями осадконакопления, геологическими и механическими параметрами. Сравнение между собой таких объектов представляет собой нетривиальную задачу, которую команде ученых удалось решить с помощью проведения многовариантных расчетов и секторного гидродинамического моделирования. Для Западной Сибири впервые получены оценки емкостей и приемистостей пластов, а также коэффициента использования пласта при различных сценариях закачки газа. Ученые объяснили, почему барьерные условия осадконакопления имеют наибольшие перспективы для эффективного размещения миллионов тонн углекислого газа.
«Результаты наших исследований позволяют значительно сконцентрировать дальнейшую работу по оценки перспективности развертывания технологии CCUS на конкретных геологических формациях. Это важно для создания более точных моделей технологических процессов, вовлеченных в CCUS», – пояснил Андрей Афанасьев.
Результаты исследования опубликованы в журнале Gas Science and Engineering.
