Description:

"CO2 секвестрация Возможность эффективного и безопасного хранения углекислого газа (двуокиси углерода) на газовом месторождении De Lier. The feasibility of effective and safe carbon dioxide storage in the De Lier gas field. Cor Hofstee,1 Fritz Seeberger,2 Bogdan Orlic,1 Frans Mulders,13 Frank van Bergen,1 and Radboud Bisschop2 Nederlandse Aardolie Maatschappij (NAM) рассматривает демонстрационный проект возможности закачивания CO2 и хранения вблизи нефтеперерабатывающего завода Shell в порту Роттердам. В качестве первого варианта хранения выделен выработанный газовый резервуар De Lier, и было проведено обширное исследование относительно этого конкретного объекта. Это исследование было выполнено группами от владельца предприятия и исследовательского института. Главной целью исследования было оценить безопасность и эффективную изоляцию CO2, который был закачен в газовый резервуар Holland Greensand на месторождении De Lier. Исследование этой возможности фокусировалось на следующих аспектах: • Качественная оценка опасности • Объем хранилища CO2 и необходимое давление • Взаимодействие резервуара с CO2, герметизация и флюиды • Сохранность герметизации и нарушений • Сохранность покинутых скважин • Движение почвы • Мониторинг технических условий Эта статья даст обзор по качественному анализу опасности и оценке сохранности хранилища (резервуарное моделирование, герметизация и нарушение и сохранность скважины). Месторождение De Lier. Газовое месторождение De Lier является одним из наиболее старых активов NAM в концессии Rijswijk. Разработка началась в 1958 г. и прекратилась в 1992 г. при коэффициенте извлечения 69% для газа и 10% для конденсата. Газовый резервуар мощностью 45 м образован песчаниками Holland Greensand пачки на глубине приблизительно 1400 м. Эта пачка состоит из чередования зеленовато серых, глауконитовых, от тонкозернистых до мелко измельченных глинистых песчаников, местами алевролитовых песчаников с известковым или сидеритовым цементом и оливково-серых аргиллитов. Кроме глауконитов пачка характеризуется особенностью интенсивного перемешивания осадков организмами. Распространение пачки Holland Greensand ограничивается на юге Западным Нидерландским бассейном, а на востоке Broad Fourteens Basin. На глубине 200 м под газовым резервуаром располагается песчано-сланцевый резервуар нефти мощностью 80 м De Lier. Два резервуара разделены последовательностью пачки Lower Holland Marl мощностью 70 м. Верхняя покрышка газового резервуара содержит осадки пачки Middle Holland Claystone мощностью 30 м, перекрытые осадками пачки Upper Holland Marl мощностью 70-100 м. Структура состоит из вытянутой с северо-западного направления антиклинали, ограниченной двумя нарушениями: юго-западный фланг структуры ограничен главным взбросом (граничное нарушение De Lier), а северо-восточный фланг нормальным сбросом. Исходные давление и температура в резервуаре Greensand составляют 15 МПа и 58°C, соответственно. Пористость варьирует между 20% и 22%. Выработанный газовый резервуар на данный момент пробурен 51 покинутыми скважинами. Большая часть скважин производила добычу нефти с более глубинных горизонтов, и только несколько скважин пробурены для закачивания на резервуаре Greensand. Имеется в распоряжении геологическая модель (в Petrel) месторождений. Рисунок 1 Схематический разрез месторождения De Lier. 1 TNO B&O, P.O. Box 80015, 3508 TA Utrecht, The Netherlands. 2 Nederlandse Aardolie Maatschappij (NAM), P.O. Box 28000, 9400 HH Assen, The Netherlands. 3 GDF production Nederland B.V., P.O. Box 474, 2700 Ah Zoetermeer, The Netherlands. Корresponding author: Cor Hofstee, E-mail: cor.hofstee@tno.nl. Методология. Анализ опасностей Отправной пункт исследования суммарной возможности заключался в комплектации междисциплинарной группы экспертов от владельца предприятия и исследовательского института, чтобы определить и обсудить все возможные опасные ситуации, связанные с закачиванием CO2 в месторождение De Lier. Особое внимание было уделено потенциальному риску, связанному с герметизацией, нарушениями и многочисленными покинутыми скважинами. Вслед за созданием этой рабочей группы был окончательно оформлен и выполнен перечень необходимых научно-исследовательских мероприятий. Резервуарное моделирование Было выполнено композиционное воспроизведение резервуара с помощью фирменного Shell моделирующего устройства MoReS, используя вышеупомянутую геологическую модель. Главной целью было оптимизировать операцию закачивания, смоделировать нарастание давления в резервуаре как функцию времени, объема хранилища и транспортировки и характер изменения (включая смешивание с остаточным природным газом) CO2 в резервуаре. Отобранные CO2 специфические алгоритмы в MoReS, которые до настоящего времени преимущественно использовались в прикладных программах для нефти и газа, были сопоставлены с таковыми в выделенных CO2 моделях, таких как STOMP (White and Oostrom, 2000) и Simed II (CSIRO Petroleum). После сопоставления было решено, что немоделлированные эффекты, исключенные из модели MoReS, не могут оказывать какое-либо существенное влияние на оценку опасности и возможности проекта, т. е. изменения натяжения на границе раздела фаз могут привести к несколько большей изменчивости объема хранилища CO2, а перенос масс растворенного CO2 должен быть очень маленьким по сравнению с объемом хранящегося CO2. С этих пор программа MoReS считалась пригодной для этой цели. Геохимическое влияние CO2, находящегося на хранении в покинутом газовом месторождении De Lier, на минеральный состав породы и состав пластовой воды было оценено для коротких и длинных по времени периодов. Для вычисления длительного по времени химического влияния была применена геохимическая модель PHREEQC (Parkhurst and Appelo, 1999). В литературе (e.g., Hovorka and Cohen, 2006) приведен опыт по трем экспериментам хранения CO2 на газовом месторождении, который показал несмотря на различия локальных условий и истории эксплуатации относительно быстрое (от нескольких дней до нескольких месяцев) влияние на рН и состав пластовой воды. Следовательно, предполагается, что подобное влияние может наблюдаться на месторождении De Lier. Модельные вычисления на солевых растворах сопоставляемых резервуаров показывают, что на таком коротком интервале времени может быть предположено понижение уровня рН. Без защитного действия минерального раствора рН мог бы в конечном счете стать слишком низким, от 3 до 3.5. Однако минеральные реакции будут иметь место в периоды от короткого до среднего промежутка времени, которые, вероятно, предотвращают такое резкое падение рН (Gaus et al., 2005). После начального падения рН, предполагается, что рН будет медленно увеличиваться в результате этих реакций. Минеральные реакции, вероятно, устанавливают сложный баланс между растворением минералов и одновременным выпадением минерального осадка как результат изменяющегося термодинамического равновесия при изменении рН условий. СО2 в резервуаре может быть внесен в минералогический состав в течение этой минералогической реорганизации, и количество свободного СО2 (т. е. в газовой сверхкритической фазе или растворе) будет медленно уменьшаться. Увеличение рН будет самым быстрым в тех частях резервуара, которые более насыщены карбонатами, так как скорость реакции карбонатов, в целом, выше, чем в силикатах (рис. 2). Для установления условий окончательного равновесия, вычисленных PHREEQC, должно потребоваться несколько тысяч лет. Используя для расчетов уравнения отсутствующего минерала и термодинамики в программном обеспечении, было найдено, что количество реактивных минералов в резервуаре Greensand относительно ограничено. Тем не менее, минеральная реорганизация предполагает исчезновение (несущественное) некоторых минералов (таких как глауконит и альбит) и появление некоторых новых минералов (например, даусонит). Количественное определение влияния расчетных параметров затруднительно из-за неопределенности многих предположений. Тем не менее, была проведена оценка по конечному влиянию на пористость породы по сопоставлению совокупного минералогического объема породы до и после контакта с CO2. Это сравнение показало небольшое увеличение пористости, обусловленное закачиванием CO2. Так как количество реактивных минералов относительно ограничено, а водная фаза не мобильна, скважины на месторождении De Lier предполагается могут быть в течение длинного периода времени подвержены воздействию кислотной окружающей среды (предполагаемый рН согласно химическому равновесию 4.1). Рисунок 2 Концепция предполагаемой эволюции рН во времени. Реальное проявление во времени карбонатных и силикатных реакций неизвестно. Однако, ожидается, что карбонатные реакции будут иметь место через некоторый период времени, от месяца до нескольких лет, после начала закачивания, в то время как силикатные реакции можно ожидать после периода времени от десятков до тысяч лет." Ключевые слова: минеральный, покинутый скважина, eage, spe, увеличение, опасность, пористость, месторождение, цемент, распространение, bhp, место, мощность, относительно, несколький, предполагаться, hovorka, трещиноватость, функция, глинистый, рн, порода, org, break январь, моделирование, закачивание, газ, рисунок, netherlands, анализ, oostrom, рост, мра, parkhurst, проект, контакт, пачка, оценка, герметизация, потенциальный, firstbreak org, вычисление, специальный, уплотнить слой, вероятный, сохранность, период, специальный тема, показать, газовый резервуар, mores, короткий, связанный, трещина, локальный, месторождение lier, тема, влияние, выполнить, горизонт, низкий, должный, возможный, изменение, давление резервуар, greensand, состав, вода, реактивный, lier, слой, высокий давление, покинутый, январь, минерал, модель, осадка, хранение, объём, течение, уплотнить, tno, тысяча, провести, резервуар, верхний, покрывающий порода, appelo, тема секвестрация, минимальный, незначительный поток, nam, исследование, box, протечка, течение несколький, holland greensand, holland, покрывать, целом, скважина, ограниченный, break, причина, высокий, газовый, реакция, температура, результат, покрывать порода, injection, объем хранилище, раствор, секвестрация, возможность, yielding, давление, привести, нарушение, соответствие, firstbreak, газовый месторождение, цементный, хранилище