|
Де й скільки СО2 ми можемо зберігати під землею?
|
СО2 не можна просто закачати в будь-яке місце під землею. Спочатку потрібно визначити придатні за місткістю гірські породи. Потенційні колектори для геологічного зберігання СО2 існують по всьому світові, і їхніх ємностей цілком достатньо, щоб зробити значний внесок у справу пом’якшення техногенної зміни клімату.
Існують три основні можливості зберігання CO2 (Мал. 1):
1. Вичерпані нафтові й газові родовища, добре відомі завдяки розвідці й розробці вуглеводнів, надають безпосередні можливості для зберігання СO2;
2. Солоні водоносні горизонти – пропонують більший потенціал для зберігання, але зазвичай не так добре вивчені;
3. 3. Вугільні пласти, що не мають промислового значення, - варіант майбутнього, коли проблема закачування величезних обсягів СО2 у вугілля з низькою проникністю* буде розв’язана.
|
Малюнок 1
CO2 закачують до глибоких геологічних шарів пористих і проникних гірських порід (див. піщаники у нижній вставці), які перекриваються непроникними породами (див. глинисті породи на верхній вставці), що перешкоджають виходу СО2 на поверхню. Основні можливості зберігання надають:
1. Вичерпані нафтові/газові колектори з підвищенням видобування нафти/газу там, де це можливо;
2. Водоносні горизонти, що містять солону воду, непридатну для споживання людиною;
3. Глибокі вугільні пласти, що не мають промислового значення й місцями пов’язані з підвищенням видобування метану.
|
Колектори
Після того, як СО2 розміщується під землею в придатній гірській породі-колекторі, він накопичується в порах між зернинами й у тріщинах, таким чином витісняючи й заміщуючи будь-які наявні там флюїди: такі як газ, вода чи нафта. Тому придатні для геологічного зберігання СО2 гірські породи повинні мати високу пористість* і проникність. Подібні формації гірських порід, що є результатом накопичення відкладень в геологічному минулому, в основному розташовані в так званих „осадових басейнах”. У місцях свого залягання ці проникні формації перемежовуються з непроникними породами, які можуть служити водо- і газо- утримуючими шарами. Осадові басейни часто містять колектори вуглеводнів і родовища природного СО2, що доводить їхню спроможність утримувати флюїди впродовж довгих періодів часу. Природні пастки нафти, газу й навіть чистого СО2 утримують у собі ці флюїди впродовж мільйонів років.
На малюнках, що ілюструють можливі варіанти зберігання СО2, підземна будова часто зображується надто спрощеною, однорідною, що за своєю структурою нагадує листковий пиріг. У дійсності вона складається з нерівномірно розподілених і місцями розірваних тріщинами формацій гірських порід, комплексу, утвореного колекторами й породами-покришками, неоднорідних структур. Поглиблені знання об’єкта досліджень і геологічний науковий досвід необхідні для оцінки придатності підземних структур, які пропонуються для тривалого зберігання СО2.
Потенційний колектор для зберігання СО2 має відповідати багатьом критеріям, основними з яких є:
• значна пористість, проникність гірських порід і ємність сховища;
• наявність перекриваючого непроникного шару гірської породи – так званої „породи-покришки” (наприклад глина, аргіліт, мергель, кам’яна сіль), яка перешкоджає виходу СО2 з надр;
• присутність „утримуючих структур” - іншими словами, наявність функцій, притаманних куполоподібній породі-покришці, яка здатна контролювати ступінь міграції СО2 до формацій зберігання;
• залягання глибше, ніж 800 метрів, де тиск і температури достатньо високі, щоб зберігати СО2 в згущеному рідкому стані і тим самим максимально збільшувати кількість, що зберігається;
• відсутність питної води: СО2 не закачуватиметься у воду, придатну для споживання й використання людиною.
Де знайти ділянки зберігання в Європі
Осадові басейни широко розповсюджені по всій Європі, наприклад, на шельфі Північного моря або на суші навколо гірського хребта Альп (Мал. 2). Багато з формацій європейських осадових басейнів відповідають критеріям, необхідним для геологічного зберігання, і нині картографуються й характеризуються дослідниками. Інші зони в Європі утворені із стародавньої твердої кори, з якої також складається більша частина Скандинавії, не містять гірських порід, придатних для геологічного зберігання СО2.
Одним з прикладів перспективного для зберігання району є Південний басейн Пермського віку, що простягається від Англії до Польщі (позначений на Малюнку 2 найбільшим еліпсом). На ці відкладення впливали породоутворюючі процеси, які залишили певну кількість пористого простору, заповненого солоною водою, нафтою чи природним газом. Глинисті прошарки, що розташовувалися між пористими піщаниками, були ущільнені в низько проникні пласти, які перешкоджають просуванню флюїдів. Більшість пластів піщаника розташовані на глибинах між 1 і 4 км, де тиск достатньо великий для зберігання СО2 в щільній фазі. Вміст солей у підземних водах зростає в цьому інтервалі глибин від 100 г/л до 400 г/л, тобто це значно солоніше, ніж морська вода (35 г/л). Рухи в басейні спричинили пластичні деформації кам’яної солі, створюючи сотні куполоподібних структур, що згодом стали пастками для природного газу. Це ті самі пастки, які вивчаються як можливі ділянки зберігання СО2 і можуть бути використані в пілотних проектах.
|
Малюнок 2
Геологічна карта Європи, що демонструє розташування основних осадових басейнів (червоні еліпси), у яких можуть бути знайдені придатні колектори для зберігання СО2 (на базі геологічної карти Європи з масштабом 1:5 000 000).
|
Ємність сховища
Знання про ємність сховища СО2 потрібні політикам, законодавчим органам і обслуговуючим компаніям. Оцінювання ємності сховища зазвичай досить приблизне й ґрунтується на просторових розмірах потенційно придатних формацій порід. Ємність можна розрахувати в різних масштабах: від національного масштабу для приблизного оцінювання до масштабу басейна й колектора, тобто для більш детальних розрахунків, у яких ураховуються нерівномірність і складність будови реальної геологічної структури.
Об’ємна ємність: Опубліковані дані про національні ємності сховищ ґрунтуються, головним чином, на розрахунках об’єму пор у породах. Теоретично ємність сховища для цієї формації може бути розрахована шляхом помноження її площі на потужність, її середню пористість і середню щільність СО2 в умовах глибини залягання колектора. Проте, оскільки об’єм пор уже заповнений водою, то лише невелику частину можна використати для зберігання – як прийнято вважати, приблизно 1-3%. Цей коефіцієнт ємності зберігання пізніше застосовується під час оцінки об’ємної ємності.
Реалістична ємність: Більш реалістичну оцінку ємності можна зробити для окремих ділянок зберігання шляхом детальних досліджень. Потужність структури не постійна, і властивості резервуару можуть змінюватися й на невеликих відрізках. Знання про розмір, форму й геологічні властивості структур дозволяють зменшити неточності при вирахуванні об’єму. Комп’ютерне моделювання, що спирається на ці дані, може використовуватися для прогнозування закачування СО2 і його руху всередині колектора з метою оцінки реалістичної ємності сховища.
Реалізована ємність: Ємність – це не лише питання фізики гірської породи. Соціально-економічні фактори також впливають на те, чи буде використовуватися придатна ділянка зберігання. Наприклад, переміщення СО2 від джерела до ділянки зберігання регулюватиметься витратами на транспортування. Ємність залежатиме й від чистоти СО2, оскільки присутність інших газів зменшить у резервуарі обсяг, доступний для СО2. І нарешті, політичні погляди й визнання громадськості можуть стати вирішальними в питанні, чи буде насправді експлуатуватися наявна ємність колектора.
|
Підсумовуючи сказане, зазначимо: ми знаємо, що ємність зберігання СО2 в Європі – велика, навіть ураховуючи невизначеність, пов’язану зі складністю будови колектора і його неоднорідною структурою, а також із соціально-економічними факторами. Європейський проект ГЕСТКО (GESTCO*) оцінив ємність зберігання СО2 в родовищах вуглеводнів у Північному морі і навколо нього в обсязі 37 Гт, що могло б дозволити великим об’єктам у цьому регіоні закачувати туди СО2 впродовж кількох десятиріч. Оновлення даних і подальше картографування ємності сховищ у Європі є предметом поточних досліджень в окремих країнах-членах Євросоюзу і в межах проекту ЄС Геоємність (EU Geocapacity*) для всієї Європи.
|
Джерело: The European Network of Excellence on the Geological Storage of CO2
<< Попередня сторінка
---
Наступна сторінка >>
ВГОРУ
|
