Сердар Нурягдиев, главный геофизик Государственной корпорации “Туркменгеология”, выступил с докладом о газообразном диоксиде углерода и сере в добыче углеводородных ресурсов на выставке TESC 2024 в Ашхабаде.
Презентация носила технический характер и предназначалась для профессионалов отрасли. Однако мы публикуем ее переформатированную версию, чтобы подчеркнуть заботу об экологической безопасности и чувство ответственности, проявляемые Туркменистаном в своей деятельности по добыче углеводородов.
Уважаемые дамы и господа!
Дорогие участники Международной научной конференции
Для снижения долгосрочных последствий глобального потепления в качестве одной из ключевых технологий рассматривается технология улавливания, транспортировки и утилизации и (или) захоронения углекислого газа.
В настоящее время наиболее изученными вариантами утилизации и хранения углекислого газа в недрах являются: использование диоксида углерода в качестве агента в методах увеличения нефтеотдачи, хранение CO2 в пластах выработанных залежей углеводородного сырья и в минерализованных водоносных горизонтах.
Геологическое хранение предполагает закачку CO2 в пласты горных пород, которые способны к его поглощению и долгосрочному безопасному удержанию. Подходящие для этих целей породы находятся в осадочных бассейнах, повсеместно распространенных по земному шару.
Непосредственно в качестве естественных хранилищ углекислого газа в недрах можно рассматривать пласты горных пород выработанных месторождений углеводородного сырья, высокоминерализованные водоносные горизонты, а также базальтовые и соленосные породы.
Наиболее успешным считается применение уловленного углекислого газа в качестве агента для увеличения нефтеотдачи. В целом же сферы применения диоксида углерода достаточно обширны и, их можно разделить на 3 основные области:
– химическое использование (сферы применения — производство химических веществ, удобрений, продуктов питания и др.);
– «минерализация» (производство строительных материалов и др.);
– биологическое использование (стимулирование роста растений).
В основе удержания CO2 в недрах лежат четыре основных механизма:
Структурное удержание, обусловленное наличием геологической ловушки. Углекислый газ, закачанный в пласт-коллектор ловушки, остается неподвижным и физически не способен мигрировать за его пределы из-за наличия непроницаемой преграды (породы-покрышки, экранирующего разлома и др.).
Гидродинамическое удержание за счет капиллярных сил в поровом пространстве породы-коллектора.
Удержание путем растворения CO2 в пластовых водах, в результате которого нейтрализуются агрессивные свойства закачиваемого газа.
Минеральное удержание за счет химического взаимодействия с вмещающими горными породами и флюидами с образованием твердого осадка или водных растворов. В результате углекислый газ полностью преобразуется и перестает существовать в своем первоначальном составе.
К геологическим условиям и характеристикам резервуаров для хранения углекислого газа должны предъявляться особые требования по обеспечению долгосрочного безопасного хранения CO2. Должны быть исключены утечки углекислого газа, в том числе в целях обеспечения безопасности подземных источников питьевого водоснабжения, а также его выходы на поверхность. В связи с этим потенциальные геологические объекты для захоронения диоксида углерода должны оцениваться по следующим основным критериям:
– соответствие рассматриваемого потенциального пласта горных пород условиям долгосрочного удержания и невысвобождения закачанного углекислого газа;
– степень воздействия кислых компонентов на рассматриваемые горные породы и насыщающие их флюиды с целью защиты минеральных ресурсов и пластовых вод.
В качестве основных вариантов хранилищ углекислого газа можно рассмотреть пласты истощенных залежей углеводородного сырья и минерализованные водоносные горизонты.
Продуктивные пласты истощенных залежей углеводородного сырья могут рассматриваться в качестве благоприятных объектов долгосрочного безопасного хранения СО2 по ряду факторов. Во-первых, наличие ловушки и, в частности, эффективной породы-покрышки, способствовавшей сохранению залежи в течение геологических периодов. Во-вторых, высокие фильтрационно-емкостные свойства продуктивных пластов, обеспечивавшие естественное накопление и хранение углеводородов, и последующую их добычу. Они позволят осуществлять эффективную закачку углекислого газа в пласт.
Третий аспект заключается в том, что в ходе разведки и освоения месторождения углеводородного сырья накапливается значительный объем подробных сведений о геологической структуре, свойствах пород-коллекторов и герметичности пород-покрышек. Это существенно снижает неопределенность поведения закачанного СО2 в пласте.
Вместе с тем закачка агрессивного углекислого газа в пласты выработанных месторождений нефти и газа ставит задачи ликвидации существующих скважин, оценки риска коррозии металлов и деградации цемента, оборудования с последующими возможными утечками.
Водоносные пласты могут рассматриваться как объекты для хранения СО2, если они отвечают следующим основным требованиям: достаточная для поглощения углекислого газа пористость и проницаемость пласта; наличие перекрывающей водоносный горизонт флюидоупорной породы, способной препятствовать рассеиванию диоксида углерода; значительные мощность и латеральное распространение вмещающего пласта для хранения больших объемов СО2; достаточная для обеспечения безопасного хранения глубина залегания пласта (более 800 м — на таких глубинах, в условиях повышенных термобарических условий, углекислый газ переходит в жидкое или сверхкритическое состояние с относительно высокой плотностью).
Некоторым сдерживающим фактором развития этого варианта хранения углекислого газа является необходимость проведения дополнительного детального геологического изучения потенциальных хранилищ.
Помимо указанных основных вариантов, хранение углекислого газа также может осуществляться в неразрабатываемых угольных пластах, соленосных и базальтовых формациях.
Также существует процесс закачки СО2 в пласты горных пород, содержащих нефтяные залежи, с целью увеличения нефтеотдачи. Немаленькая доля всех существующих проектов по использованию методов увеличения нефтеотдачи в мире – это закачка углекислого газа. При этом по окончании эксплуатации объекта практически весь закачанный углекислый газ остается в пласте.
Часть закачанного СО2, которая прорывается в добывающую скважину вместе с нефтью, отделяется от нее, компримируется и затем вновь закачивается в пласт. Такая цикличность минимизирует утечки углекислого газа при добыче нефти.
Вместе с тем следует отметить, что не все нефтяные месторождения подходят для применения методов увеличения нефтеотдачи с использованием углекислого газа. Это зависит от свойств пород-коллекторов и насыщающих их нефтей./// nCa, 10 июня 2024 г.