Какие критерии безопасности должны быть установлены и учтены?

В целях обеспечения безопасности и эффективности хранения, условия для разработки и производства проекта должны быть установлены законодательными органами и учтены обслуживающими компаниями.

Несмотря на то, что геологическое хранение СО₂ в настоящее время широко признано как надежный вариант для смягчения изменения климата, критерии безопасности с учетом человеческого здоровья и местной окружающей среды должны быть урегулированы до того, как начнутся работы в промышленном масштабе. Такие критерии могут быть установлены как требования, введенные законодательными органами для обслуживающих компаний – для большей уверенности в том, что влияния на здоровье местного населения, безопасность и окружающую среду (включая грунтовые воды) будут незначительными в ближайшей, средней и долгосрочной перспективе.
Одним из ключевых вопросов геологического хранения СО₂ является то, что оно должно быть постоянным, следовательно, на участках хранения не предполагается утечек. Тем не менее, «что если?» - сценарий означает, что риски должны быть оценены, и от обслуживающих компаний требуется соблюдение мер, предотвращающих какую-либо утечку или аномальное поведение участков хранения. Согласно МГЭИК, закачанный СО₂ должен оставаться под землей по крайней мере 1000 лет, которые позволят содержанию СО₂ в атмосфере стабилизироваться или сократиться путем природного обмена с водами океана, тем самым понижая рост температуры поверхности земли из-за глобального потепления. Однако локальные последствия должны быть оценены по шкале времени от дней до тысяч лет.
Можно определить несколько основных моментов, особо важных в течение существования проекта хранения СО₂ (Рис. 1). Безопасность будет обеспечена во всех отношениях, если использовать и соблюдать:
• тщательный выбор и характеристику участка хранения;
• оценку безопасности;
• правильное обслуживание;
• подходящий план мониторинга;
• план восстановительных мероприятий, отвечающий требованиям.

Рисунок 1 Различные этапы проекта хранения.

Сопутствующие важнейшие цели:
• гарантировать, что СО₂ останется в коллекторе;
• поддерживать целостность скважины;
• сохранять физические свойства коллектора (включая пористость, проницаемость, закачиваемость) и непроницаемую природу породы-покрышки;
• учитывать состав потока СО₂, обращая особое внимание на любые примеси, не удаленные в процессе улавливания. Это важно для предотвращения любого неблагоприятного взаимодействия со скважиной, коллектором, породой-покрышкой и, в случае утечки, любыми вышележащими подземными водами.

Критерии безопасности для разработки проекта

Безопасность необходимо продемонстрировать до начала работ. Выбирая участок, необходимо проверить следующие основные компоненты:
• породу-коллектор и породу-покрышку;
• перекрывающие породы, в частности, непроницаемые слои, которые могут выступать в качестве вторичного изолирующего слоя;
• присутствие проницаемых разломов или скважин, которые могут послужить путями выхода на поверхность;
• водоносные горизонты питьевой воды;
• ограничения на поверхности, связанные с населением и экологией.

Методы разведки месторождений нефти и газа используются для оценки геологии и геометрии мест хранения. Моделирование потока жидкости, химическое и геомеханическое моделирование СО₂ в пределах резервуара позволяет предсказать поведение СО₂ и долгосрочные последствия, а также определить параметры для эффективного закачивания. В результате тщательного определения характеристик участка хранения, можно определить необходимый сценарий «нормального» режима хранения, соответствующий участку, подходящему для хранения, где мы будем уверенными в том, что СО₂ останется в резервуаре.
Затем оценка рисков требует рассмотрения менее вероятных сценариев будущего состояния хранилища, в том числе и непредвиденные случаи. Особенно важно предусмотреть любые возможные пути утечки газа и возможные последствия этого (Рис. 2). Все сценарии утечек должны быть проанализированы экспертами и там, где это возможно, должно быть применено цифровое моделирование для оценки вероятности возникновения утечки и потенциальных трудностей, связанных с этим. Например, развитие ореола распространения СО₂ нужно внимательно картировать для определения любых связей с зоной разлома. Чувствительность к изменениям вводимых параметров и неопределенности должны быть тщательно установлены при оценке рисков. Оценку возможных эффектов воздействия СО₂ на человека и окружающую среду следует рассматривать в рамках исследования оценки воздействия, которая обычно практикуется в любом процессе лицензирования промышленного объекта. В этом процессе и нормальный сценарий, и сценарий утечки будут изучаться для оценки любого возможного риска, связанного с объектом.

Рисунок 2 Пример возможных сценариев утечек.

Краткосрочная и долгосрочная программы мониторинга должны быть установлены с учетом анализа оценок рисков и должны контролировать важные параметры, определенные в различных сценариях. Основными целями такого мониторинга являются изображение ореола распространения СО₂, проверка целостности скважины и породы-покрышки, обнаружение любой утечки СО₂, оценка качества подземных вод и уверенность в том, что СО₂ не достигнет поверхности. План восстановления и смягчения последствий – последний компонент оценки безопасности направлен на детализацию списка коррективных мер, применяемых в случае утечки или аномального поведения. Это включает целостность перекрывающих пород, обрушение скважин во время закачки газа и после ее окончания, кроме того, рассматриваются и экстремальные решения по восстановлению хранилища, в том числе и такие как обратимость хранения. Существующие ноу-хау включают в себя стандартные методы для нефти и газа, такие как капитальный ремонт скважин по завершению закачки, уменьшение давления закачки, частичный или полный отток газа, забор воды для уменьшения давления, извлечение газа на мелких глубинах и т.д.

Критерии безопасности в процессе производства и после его завершения

Главный аспект безопасности связан со стадией разработки: после окончания закачки, падение давления делает хранилище более безопасным.
Уверенность в возможности закачивания и хранения СО₂ безопасным способом основана на опыте промышленных компаний. СО₂ является довольно распространенным продуктом, используемым в различных отраслях промышленности, таким образом, при обращении с этим веществом не возникает никаких новых проблем. Разработка и контроль производства будут основаны преимущественно на опыте нефтяной и газовой промышленности, в частности, на сезонном хранении природного газа или повышении извлечения нефти (ПИН). Основные параметры, требующие контроля:
• давление закачивания и скорость потока – первое должно поддерживаться ниже уровня давления трещинноватости, то есть давления, при превышении которого образуются трещины в породе-покрышке;
• объем закачанного газа должен соответствовать прогнозам, составленным с помощью моделирования;
• состав закачанного потока СО₂;
• целостность скважин(ы) закачивания и любой скважины, расположенной в ореоле распространения СО₂, или рядом с ним;
• ореол распространения СО₂ и определение любых утечек;
• устойчивость почвы.

В процессе закачки необходимо регулярно сравнивать поведение закачанного СО₂ с прогнозируемым. Это позволит постоянно совершенствовать наши знания об участке хранения. Если любое аномальное поведение будет замечено, то программа мониторинга должна быть обновлена и при необходимости применены коррективные меры. В случае подозрения на утечку, соответствующие методы мониторинга могут быть нацелены на определенное пространство участка хранения в диапазоне от коллектора до поверхности. Они способны обнаружить поднимающийся СО₂ и, более того, любое неблагоприятное воздействие, которое может быть вредным для водоносных горизонтов питьевой воды, окружающей среды и в конечном счете для человека.
После окончания закачки начинается стадия закрытия: скважины должны быть правильно закрыты и ликвидированы, программа моделирования и мониторинга обновлена, и, при необходимости, применены коррективные методы для уменьшения рисков. Когда уровень рисков будет рассматриваться как достаточно низкий, ответственность за хранение будет передана национальным органам и план мониторинга может быть приостановлен или доведен до минимума.

Директива Европейского Союза устанавливает правовую основу, гарантирующую, что улавливание и хранение CO₂ – это имеющееся в распоряжении средство для смягчения последствий, которое можно использовать безопасно и ответственно.

В заключение отметим, что критерии безопасности являются неотъемлемой частью успешного промышленного внедрения хранения CO₂. Они должны быть адаптированы к условиям каждого конкретного участка хранения. Эти критерии будут особенно важными для общественного признания и необходимы в процессе лицензирования, для которых регулирующие органы должны определить уровень детализации требований безопасности.

Источник: The European Network of Excellence on the Geological Storage of CO₂

<< Предыдущая страница --- Следующая страница >>

ВВЕРХ