Команда исследователей из Southwest Research Institute (SwRI) и Университета Техаса в Остине (UT Austin) оценила перспективный подход к долгосрочному хранению углерода в истощённых нефтяных и газовых коллекторах.
Суть подхода
Группа предлагает использовать пену, в которой заключён сверхкритический диоксид углерода (sCO₂), чтобы предотвратить перемещение хранящегося и захваченного углерода обратно на поверхность.
Улавливание и хранение углерода (CCS) — это процесс, в котором захваченный CO₂ используется в таких процессах, как повышение нефтеотдачи, когда CO₂ закачивается под землю для извлечения дополнительной нефти, а не выбрасывается в атмосферу. Это продлевает срок полезного использования CO₂ до его хранения под землёй.
«CO₂ играет решающую роль в повышении нефтеотдачи, потому что он может выполнять работу под землёй, будучи захваченным и хранящимся», — сказала соруководитель проекта из SwRI Энджел Уилман. «В отличие от пресной воды или нефти, которые мы предпочитаем не использовать, CO₂ — это вещество, которое мы уже стремимся хранить под землёй».
Обсуждение исследования
Уилман обсудит это исследование в своей презентации «Пена на основе сверхкритического CO₂ для повышения нефтеотдачи и CCS: результаты моделирования пластов» на выставке Carbon Capture Technology Expo в Хьюстоне 26 июня.
Применение принципов для изучения стабильности и поведения пены
Чтобы убедиться, что хранящийся под землёй CO₂ остаётся стабильным и не мигрирует на поверхность, SwRI применила принципы традиционных методов повышения нефтеотдачи с использованием CO₂ для изучения стабильности и поведения пены, в которой заключён CO₂, при высоких температурах и высоком давлении в пластах.
В этих условиях CO₂ достигает своего сверхкритического состояния, демонстрируя газообразную вязкость и плотность, подобную жидкости, что влияет на его подвижность и поведение при хранении.
Результаты исследования
Пены на основе сверхкритического CO₂ демонстрируют поведение, известное как сдвиговое разжижение, то есть их вязкость уменьшается при более высоких скоростях сдвига. Это позволяет им легче течь через зоны с высокой проницаемостью, ограничивая поток в области с низкой проницаемостью. В результате они повышают эффективность вытеснения при добыче нефти и помогают снизить риск миграции CO₂ за счёт ограничения канального и предпочтительного потока через трещины.
«Одним из значительных результатов нашего проекта было наблюдение того, что вязкость пены увеличивалась до определённого давления, после чего она внезапно падала. Эта вариация вязкости играет ключевую роль в том, как пена ведёт себя под землёй, влияя на её распределение и эффективность», — сказала Уилман.
Исследователи из SwRI и UT Austin протестировали пены на основе sCO₂ при высоких температурах и давлениях в трещиноватом песчанике, а также в большем масштабе, используя неоднородный песчаный пакет, имитирующий подземные пласты, с которыми пены сталкиваются на нефтяных месторождениях.
«Эти лабораторные эксперименты имеют решающее значение для понимания поведения пен на основе sCO₂ при различных условиях, прежде чем приступать к полевым испытаниям», — сказал доктор Рауф Таджик из SwRI, который руководил лабораторными испытаниями. «Сотрудничая и сравнивая различные методы и масштабы тестирования, мы стремимся разработать всестороннее понимание полезности пен на основе sCO₂, одновременно решая проблемы, связанные с их использованием в полевых условиях».
Проект расширил возможности SwRI по производству небольших пеногенераторов, что позволило оценить нетрадиционные технологии в гораздо более широком масштабе и предложить услуги по тестированию и другие услуги ряду отраслевых клиентов.
Предоставлено Southwest Research Institute