Любовь соли к воде может сыграть ключевую роль в безопасном хранении CO2

Прочитано: 79 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Оценок пока нет)
Loading ... Loading ...


Подземное хранение углекислого газа (CO 2 ) является одной из наиболее перспективных технологий удаления большого количества CO 2 из атмосферы. Метод, называемый CCS (улавливание и хранение углерода), считается эффективной мерой против глобального потепления и изменения климата.

Важнейшей частью процесса является закачка CO 2 в пористые породы. В такой операции могут возникнуть осложнения, когда поры забиваются, так что поток жидкости уменьшается или останавливается.

Успешный CCS зависит от трех факторов:

  • Достаточная для хранения емкости в резервуаре
  • Коллекторная порода должна иметь достаточную пористость и проницаемость для фазы закачки
  • Эффективность уплотнения крышки для предотвращения утечки CO 2 на поверхность

Осаждение соли является одной из основных причин изменения структуры пор при закачке и хранении СО 2 .

Мохаммад Нурайпур, научный сотрудник Департамента наук о Земле, защитил докторскую диссертацию на эту тему в декабре 2018 года. Он изучил потенциал для эффективного и безопасного хранения СО 2 в Северном и Баренцевом морях.

Среди прочего он изучил, что именно происходит, когда сольвыпадает в осадок. Где в порах образуются кристаллы? И как это влияет на свойства хранения породы?

Работа Nooraiepour является частью более крупного проекта, посвященного изучению реакций между минералами, соленой водой и CO 2 , под руководством Хельге Хеллеванг из Института геонаук UiO. Одна из статей его докторской диссертации была опубликована в журнале « Наука и технологии в области окружающей среды» . Он написан в сотрудничестве с Хоссейном Фазели, Рохалдином Мири и Хельге Хеллеванг.

Эквинор испытал, что проницаемость породы со временем снижается при закачке СО 2 . Это явление изучалось несколькими студентами UiO с тех пор, как Хельге Хеллеванг и Рохалдин Мири инициировали проект несколько лет назад.

Много воды в скалах

Пористые породы могут содержать большое количество соленой воды. В очень пористых породах более 30 процентов объема может составлять вода. Проще говоря, при впрыскивании CO 2 в определенной точке насыщения начинают образовываться кристаллы соли — процесс, известный как осаждение соли.


«Мы обнаружили, что кристаллы соли образуются на границе раздела между породой и CO 2 и что они быстро растут при соединении друг с другом. На самом деле существует несколько форм кристаллов соли. Наименьшее измеряется в микрометрах. В наших экспериментах мы видели что они развивались так быстро, что могли блокировать поток », — объясняет Нурайпур.

Он сделал удивительное открытие в этих экспериментах:

«Кристаллы соли являются гидрофильными, что означает, что они любят воду, и они тянут воду на большие расстояния. Когда вода вытягивается на фронт осаждения, содержание соли помогает кристаллам соли расти еще больше. Поэтому, когда впрыскивается СО 2 , проницаемость породы будет снижена или даже заблокирована ».

Что это означает для полномасштабного хранения CO 2 ?

«Это означает разные вещи, если вы находитесь рядом с нагнетательной скважиной или далеко от нее. При полномасштабном хранении СО 2 в Северном море осаждение соли возле скважины может затруднить закачку СО 2. Этот факт уже был Это было известно из экспериментов и полевого опыта. То, что не было известно, были механизмы позади. Мои коллеги и я внесли свой вклад с большим количеством знаний, и мы показали, что кристаллы соли тянут воду на большие расстояния «.

Саморемонтный механизм

Это относится к призабойной зоне на этапе нагнетания. Как насчет способности Caprock удерживать CO 2 , который является не менее важным аспектом для обеспечения безопасного хранения?

«Для этапа хранения наши результаты по осаждению соли являются хорошей новостью. Когда вы удаляетесь от скважины, осаждение соли может помочь сделать хранилище более безопасным. Объяснение заключается в том, что в случае разрыва, трещины, в породе , и CO 2начинает вытекать, в отверстиях будут образовываться кристаллы соли. Это связано с изменением термодинамических свойств при падении давления и температуры, что приводит к снижению проницаемости и прекращению утечки с течением времени. как самовосстанавливающийся механизм. Это не было известно раньше «.

Используя современное лабораторное оборудование (см. Факты), Nooraiepour и его коллеги протестировали и наблюдали пористые породы при различных давлениях, температурах и различной солености. Исходя из этого, они провели термодинамический анализ того, какие факторы могут повлиять на условия хранения.

Какова значимость результатов?

«Когда мы говорим о том, как закачивается СО 2 , мы получили новые знания, которые могут помочь уменьшить осаждение соли вблизи скважины. Мы понимаем больше процесса, мы знаем термодинамические факторы, влияющие на осаждение соли при различных скоростях закачки».

Таким образом, исследователи знают, какие параметры необходимо отрегулировать, чтобы предотвратить запечатывание пор во время критической фазы инъекции.

«Для этапа хранения мы подготовили предложение о новом методе оценки приемистости и емкости резервуара. Опять же, важно понимать термодинамические механизмы. Это позволяет нам рассчитать, насколько безопасным будет резервуар хранения. время.»

Термодинамическое воздействие

Принято считать, что термодинамические условия не влияют на то, как соль выпадает в осадок. Nooraiepour по-другому смотрит на это — после экспериментов с реальными камнями, изменениями высоких температур и высоких давлений, наблюдая за процессом в реальном времени в микроскопе. Он видел, как кристаллы соли ведут себя по-разному в зависимости от давления и температуры.

«По сути, речь идет об основной физике. Это необходимое условие для безопасного хранения CO 2 в больших масштабах».

До недавнего времени исследовательская группа Nooraiepour работала в масштабе пор, используя измерения микрометров, которые составляют 0,001 миллиметра. Что касается полевых применений, группа будет масштабировать эксперименты и моделировать процессы для основных испытаний и полевого масштаба на более крупных, взаимосвязанных областях.

Сколько времени потребуется, чтобы новые знания приобрели практическое значение для хранения CO 2 ?

«Некоторые физики, которые мы вводим, могут быть применены сейчас. Если это будет использоваться вместе с CCS, мы теперь знаем, что мы должны принять во внимание термодинамические эффекты. У нас есть два новых докторанта, которые работают для моделирования этих процессов». В то же время мы планируем провести полевое моделирование. Я надеюсь, что через два-три года мы сможем представить результаты этих экспериментов ».

Важны ли новые знания о выпадении солей в других областях?

«Да, абсолютно — для сельского хозяйства и охраны окружающей среды. Солевые осадки в почве снижают плодородие, поэтому существует большой потенциал».

Любовь соли к воде может сыграть ключевую роль в безопасном хранении CO2



Новости партнеров

Загрузка...