Description:

"СО2-обогащенный метан угольного пласта: демонстрационное исследование Kaniow. CO2-enhanced coalbed methane: the Kaniow demonstration study", "CO2 секвестрация". Tjirk Benedictus,1 * Vincent Vandeweijer,1 Pascal Winthaegen,1 и Frank van Bergen1 Соответствующее общество все еще сильно зависит от ископаемого топлива в ближайшие десятилетия. Проблема заключается в разработке технологий для длительного использования ископаемого топлива без значительного выброса СО2 (IEA, 2000) посредством экономически целесообразного улавливания и хранения, сохраняющих конкурентоспособность производителей на мировом рынке. Подповерхностное хранение СО2 в геологической среде могло бы преодолеть переходный период для разработки источников энергии, обеспечивающих будущие потребности. Эта версия, включая демонстрационные проекты, исследуется и применяется во всем мире. Здоровье, безопасность и окружающая среда (HSE), уменьшение выброса СО2 и экономически целесообразные решения являются главными факторами, определяющими технические возможности хранения СО2. Экономическая целесообразность существует интерес в утилизации закачанного СО2 для рентабельных целей. Следовательно, могут быть рассмотрены две ситуации: хранение СО2 без энергетической прибыли (в водоносных горизонтах и выработанных газовых резервуарах) и хранение СО2 с энергетической прибылью (усиленное извлечение нефти, EOR) в нефтяных и газовых резервуарах (усиленное извлечение газа, EGR) и в угольных пластах (обогащенный метан угольного пласта, ECBM). СО2-обогащенный метан угольного пласта. Концепция СО2-ECBM была разработана при добыче метана угольных пластов US (CBM). Используя те же принципы CO2-EOR, было применено закачивание СО2 в подповерхностные угольные пропласты для интенсификации производства метана. Этот тип процесса хранения может быть экономически конкурентен благодаря преимуществу более совершенного извлечения CBM и уменьшению времени производства. Подповерхностное хранение СО2, дающее дополнительную выгоду, CO2-ECBM могут также в результате дать более чистую энергетическую продукцию. Производительные скорости СВМ и полное извлечение регулируются подповерхностными процессами перенесения и адсорбции десорбции СО2 и СН4 на поверхности угля. Обычная оценка перспективы заключается в том, что СО2 и СН4 предпочтительно адсорбируют и десорбируют на углях соответственно, увеличивая замену СН4 на СО2 на углях и минимизируя риск будущего высвобождения (выброса, утечки) СО2. Многие лабораторные эксперименты были направлены на определение отношений замены СО2 в зависимости от СН4 на угле, показывая отношения, меняющиеся от 1.2:1 до 6.3:1 или даже выше. Рисунок 1 Типичное (мелкомасштабное) расположение установки проекта CO2-ECBM, изображающее демонстрационную установку Kaniow, показывающее скважину закачивания СО2, скважину по добыче газа и наземные объекты. Результаты, как правило, увеличиваются с уменьшением степени метаморфизма угля и увеличением давления, отражая переход СО2 в сверхкритическое состояние на глубинах ниже приблизительно 800 м (например Wolf et al., 1999; Van Bergen et al., 2000; Krooss et al., 2002; Burruss, 2003; Pashin et al., 2004). Однако последняя экспериментальная работа Busch et al. (2006) указывает, что при определенных условиях адсорбция СН4 пользуется предпочтением и поэтому ECBM благоприятные условия должны существенно различаться между угольными бассейнами. Моделирование молекулярного характера изменения СО2, СН4 и смесей вследствие этого в угольных пластах предназначено для лучшего понимания процессов адсорбции и десорбции. Тем не менее, принимая во внимание грандиозные источники угля во всем мире, подповерхностное хранение СО2 закачиванием его в угольные пласты может быть реальным (IEA, 1998; Van Bergen et al., 2000). Главное преимущество этой технологии заключается в потенциальном использовании угольных пропластов, традиционная добыча каменного угля которых экономически неэффективна из-за их глубины залегания, расположения или ограниченной мощности. Это предполагает, что в богатых углем областях могут быть развернуты мощные комбинаты с общим выбросом СО2 на каждом из них намного более низким, или даже нулевым по сравнению с традиционными угольными комбинатами (IEA, 1998). Хотя добыча угля из этих пропластов в случае будущих технологических или экономических разработок не должна препятствовать закачиванию СО2, термин "неразрабатываемый угольный пропласт" мог бы расцениваться только как показатель выбора ECBM, а не как результативное функционирование. Не учитывая это, следовательно, ECBM совместно с хранением СО2 может быть пригодно как обезвреживание угля. Хотя CO2-ECBM предоставляет чистый энергетический источник по сравнению с обычным CBM, предполагаемая будущая разработка и эксплуатация пропластов может иметь в результате относительно высокую эмиссию СО2. Демонстрационный проект в Kaniow. Хранение тв угольных пропластах и одновременная добыча газа из угольных пластов продемонстрированы в Верхнее-Силезском бассейне в Польше в рамках проекта EC RECOPOL (рис. 2). Основная цель проекта, введенного в 2001 г. и совместно фондированного Комиссией Европейского союза, заключалась в демонстрации того, что закачивание СО2 в угольный пласт обоснованно в условиях Европы. Силезский бассейн был выбран как самый лучший в Европе район для применения технологии хранения СО2 в угольном пласте (IEA, 1998; Van Bergen et al., 2006). Суммарная мощность угольных пластов в Силезском бассейне в среднем составляет 40 м, а средняя дополнительная мощность около 11 м. Перспективные глубины залегания угольных пластов варьируют от 1000 до 1100 м. Замеренная проницаемость относительно низкая, т. е. 0.4-1.5 mD для целевых верхних пластов (Van Bergen et al., 2006). Класс углей главным образом высоко энергозависимый, А жирный, с средним содержанием газа приблизительно 10 м3 тон (IEA, 1998). Лабораторные эксперименты показывают, что объем адсорбции угля для СО2 30 м3 тон или более. Предполагается, что герметичные аргиллиты третичной системы предотвращают дополнительный выброс СО2, не удержанного в угольных пропластах от протечки к поверхности. В 2003 г. на расстоянии 150 м от существующей эксплуатационной скважины CBM была пробурена скважина для закачивания до глубины 1200 м. После предварительных работ по закачиванию с водой и создания производственной базы без закачивания СО2, раствор СО2 из промышленного источника был закачан с августа 2004 г. Необходимое давление для закачивания было больше предполагаемого, и хотя давление было повышенным, не было достигнуто непрерывного закачивания. Проницаемость угольных пропластов равномерно уменьшалась со временем из-за набухания угольного пласта после контакта с СО2. Подобные эффекты наблюдались в США и Канаде (Van der Meer and Fokker, 2003; Reeves, 2003; Reeves et al., 2003). В конечном счете после гидравлической трещиноватости резервуара в апреле 2005 г. было непрерывно закачено приблизительно 12-15 тонн день СО2 до июня 2005 г. (рис. 3). В целом было закачено приблизительно 760 тонн СО2. В результате закачивания СО2 существенно увеличилась добыча газа (рис. 3). Хотя концентрация СО2 в добываемом газе увеличилась, общее количество закаченного СО2 гораздо выше, показывая чистую фракцию закаченного СО2 приблизительно в 91%, что рассмотрено как свидетельство исключительно важного достижения. В течение всего процесса были зарегистрированы и оценены данные давления и температуры в устье и забое скважины. Измерения давления в резервуаре около эксплуатационной скважины отметили слабое увеличение и последующее падение его до первоначального уровня равновесия, что предполагает адсорбцию СО2 в пласте угля. Однако, поскольку скорость диффузии низкая, это показывает, что требуется значительное время для диффузии газов в и за пределы угольных пластов. После непрерывного закачивания, прекратившегося в июне 2005 г., производительность медленно уменьшалась. Проект RECOPOL, отчетливо показывающий возможности CO2-ECBM завершен в 2005 г. Впоследствии эксплутационная скважина была ликвидирована. Последующий проект EC MOVECBM начался в ноябре 2006 г. Этот проект нацелен на мониторинг и исследование хранилища СО2 в Kaniow для улучшения понимания закачивания СО2 в угольный пласт и миграции метана, чтобы гарантировать долговременную сохранность и надежное хранение. В марте 2007 г. скважина закачивания была использована для добычи газа из угольных пропластов. Состав этого газа постоянно контролировался, чтобы определить действительную адсорбцию СО2 в угольных пропластах. Результаты показывают, что добыча очень низкая и добываемый газ содержит 40-60% СН4 и 60-40% СО2. Эти наблюдения не могут быть объяснены непосредственно по характеру адсорбции, оцененному содержанию газа в угольном пласте и давлению в резервуаре. Тем не менее, низкая производительность может быть показателем изоляции СО2 в угольных пропластах." Ключевые слова: улучшение, pashin, формация, низкий, recopol, iea, krooss, geologic sequestration, добыча, подповерхностный, оценить, указывать, изоляция, coal, давление, eage, alabama, methane, межскважинный сейсмик, рассмотренный, глубина, угольный пласт, характеристика, область, процесс, европа, адсорбция, секвестрация, study, энергетический, дополнительный, использовать, мониторинг, sequestration, хороший, hrs, выброс, firstbreak, дать, adsorption, внимание, сопоставление, report, закатить, газ, international, метан, поверхность, концентрация, система, сейсмик, съёмка, burruss, reeves, результат, исследование, отношение, bergen, firstbreak org, pagnier, будущий, coalbed, добывать, org, определенный, хранение угольный, предполагать, каротаж, siemons, демонстрационный, скважина, заключаться, наземный, пропласт, изменение, рисунок, ecbm, бассейн, резервуар, закачивание, состояние, разработка, изотопный, van bergen, относительно, январь, уголь, базовый, netherlands, movecbm, тема, геофизический, обнаруженный, сейсмический, температура, почва, добыча газ, извлечение, скважина закачивание, cbm, непрерывный, проект, благодарить, июнь, высокий, пласт, приблизительный, показывать, угольный пропласт, расположение, gensterblum, break, нацеленный, анализ, миграция, получить, break январь, хранение, специальный, сравнение, проект recopol, закачать, угольный, van, процесс адсорбция, источник, kaniow, специальный тема