|
Чи може СО2 витікати з резервуара,
і якщо так, то якими можуть бути наслідки?
|
На підставі досліджень природних систем припускається, що на ретельно вибраних ділянках зберігання не відбудеться якогось значного витоку. Природні резервуари, що містять газ, допомагають нам зрозуміти умови, за яких газ утримується або витікає. Крім того, місця витоку газу допомагають нам зрозуміти, до яких наслідків можуть призвести можливі витоки CO2.
Шляхи витоку
В основному потенційні шляхи витоку або створені людиною (наприклад, глибокі свердловини), або є природними (наприклад, системи тріщин і розломів). Як у діючих, так і покинутих свердловинах шляхи витоків можуть виникати тому, що, по-перше, вони утворюють пряме з’єднання між поверхнею й колектором, і по-друге, вони складаються з природних матеріалів, які можуть зазнавати корозії через тривалі періоди часу (Мал. 1). Додаткова складність полягає в тому, що різні свердловини створені з використанням різних технологій, і тому більш нові свердловини в основному безпечніші за старі. У будь-якому випадку припускається, що небезпека витоку через свердловини низька, оскільки й більш нові, й старі свердловини можна дуже ефективно контролювати, використовуючи чутливі геохімічні й геофізичні методи, а також тому, що в нафтовій промисловості для будь-яких виправних заходів уже існує необхідна технологія.
З витоками через природні тріщини й розломи, які можуть існувати в породі-покришці чи у перекриваючих породах*, уже складніше, оскільки ми маємо справу з непостійними, площинними властивостями зі змінною проникністю. Серйозне наукове й технічне розуміння як систем з витоком, так і без витоку, дозволить розробляти проекти зберігання CO2 з такими ж характеристиками, що й у природних резервуарів, які утримують CO2 й метан від тисяч до мільйонів років.
|
Малюнок 1
Можливі шляхи витоку CO2 у свердловині. Виток через змінений матеріал (в, г, д) або вздовж меж розділу (а, б, е).
|
Природні аналоги: здобуті уроки
Природні системи (так звані „аналоги”) – це безцінні джерела інформації для покращення розуміння руху газу глибоко під землею й природного газообміну між землею й атмосферою. Основні висновки, одержані в ході досліджень численних природних газових резервуарів з витоками чи без витоків, такі:
• за придатних геологічних умов природний газ може утримуватися від тисяч до мільйонів років;
• ізольовані газові резервуари й кишені наявні навіть у найменш сприятливих геологічних умовах (вулканічні райони);
• переміщення хоч скільки значної частини газу вимагає адвекції (тобто керованого тиском потоку), оскільки дифузія – це дуже повільний процес;
• для появи адвекції умови рідин у колекторі мають бути близькими до літостатичного тиску*, щоб розломи й тріщини залишити відкритими чи механічно створити нові шляхи;
• території, на яких природний газ виходить на поверхню, розташовані майже виключно в сильно вкритих тріщинами вулканічних чи сейсмічно активних районах, з газовими виходами, розташованими вздовж активних чи недавно активізованих розломів;
• значний витік газу трапляється лише зрідка і має тенденцію відбуватися в сильно вкритих тріщинами вулканічних і геотермальних зонах, де СО2 безперервно виробляється в результаті природних процесів;
• газові аномалії на поверхні зазвичай з’являються як локалізовані плями, які мають обмежений просторовий вплив на розташоване біля поверхні навколишнє середовище.
Таким чином, для того, щоб стався витік, необхідне поєднання низки конкретних умов. Отже, дуже малоймовірно, що на правильно обраній і ретельно спроектованій геологічній ділянці для геологічного зберігання СО2 станеться витік. Незважаючи на те, що можливість витоку мала, вивчення пов’язаних з нею процесів і їхніх можливих наслідків має бути повним з метою правильного вибору, проектування й експлуатації максимально безпечної геологічної ділянки для геологічного зберігання СО2.
Вплив на людей
Ми повсякчас вдихаємо СО2. Він небезпечний для здоров’я людини лише в дуже великих концентраціях зі значеннями понад 5 000 мч (5%), СО2 спричинює головний біль, запаморочення, нудоту. Значення вище цього рівня можуть бути причиною смерті, якщо вплив буде надто довгим, особливо через асфіксію, коли концентрація кисню в повітрі падає нижче 16%-ного рівня, необхідного для підтримання людського життя.
Однак, якщо СО2 витікає на відкритих чи похилих ділянках, він швидко розсіюється в повітрі навіть за слабкого вітру. Отже, потенційний ризик для населення обмежується витоком у закритих середовищах і топографічних западинах, де концентрації можуть зростати, оскільки СО2 більш щільний за повітря і має тенденцію накопичуватися близько до землі. Знання властивостей зони дегазації корисне для запобігання ризикам й управління ними. У дійсності багато людей мешкає в зонах, що характеризуються щоденною еманацією природного газу. Наприклад, в Італії, в Чампіно поблизу Рима будинки розташовані на відстані лише 30 метрів від місць газових виходів на поверхню, де концентрація СО2 в ґрунті доходить до 90%, і приблизно 7 тонн СО2 щодня потрапляє в атмосферу. Місцеві мешканці уникають будь-якої небезпеки, дотримуючись простих правил безпеки: не спати в підвалі й добре провітрювати помешкання.
Вплив на довкілля
Потенційні впливи на екосистеми можуть відрізнятися залежно від того, розташована ділянка зберігання у відкритому морі чи на суші.
У морських екосистемах основним ефектом від витоку СО2 стає місцеве зниження рН і пов’язаний з цим вплив, у першу чергу, на тварин, що живуть на морському дні і не можуть покинути місць існування. Проте, наслідки просторово обмежені й екосистема проявляє ознаки відновлення невдовзі після того, як витік слабшає.
Вплив на наземну екосистему загалом можна охарактеризувати таким чином:
• рослинність – хоча наявність газоподібного СО2 в ґрунті при його концентрації до 20-30% насправді може сприятливо впливати на родючість і збільшувати швидкість зростання певних рослин, значення вище цього порогу можуть виявитися смертельними для деяких, але не для всіх рослин. Цей локальний ефект особливо проявляється навколо місць виходу газу на поверхню, однак рослинність залишається високою й здоровою тільки на відстані кількох метрів від виходу газу (Мал. 2);
• якість ґрунтових вод – хімічний склад ґрунтових вод може змінюватися через додавання СО2, оскільки вода стає більш кислою, і елементи з гірських порід і мінералів водоносного горизонту можуть вивільнюватися й потрапляти у воду. Навіть якщо СО2 просочиться у водоносний горизонт з питною водою, ефект залишиться локальним, у нинішній час учені вивчають його кількісний вплив. Цікаво, що багато водоносних горизонтів Європи збагачені природним СО2, і ця вода насправді розливається в пляшки і продається як „газована мінеральна вода”;
• цілісність порід – підкислення ґрунтових вод може спричинити розчинення порід, зниження структурної цілісності й утворення провалів. Однак, цей тип впливу може статися тільки за дуже специфічних геологічних і гідрогеологічних умов (тектонічна активність, висока швидкість потоку водоносних горизонтів, багата на карбонати мінералогія), які навряд чи можуть виникнути над місцем штучного геологічного зберігання.
|
Малюнок 2
Вплив на рослинність витоку СО2 з підвищеним (ліворуч) і зниженим (праворуч) потоком. Вплив обмежений територією, на якій СО2 виходить назовні.
|
На завершення можна зазначити: оскільки вплив будь-якого гіпотетичного витоку СО2 залежатиме від конкретної ділянки, досконале знання конкретних геологічних і структурних умов дозволить нам визначити будь-які можливі шляхи міграції газу, обрати ділянки з найменшою можливістю витоку СО2, передбачити поведінку газу й таким чином оцінити й запобігти будь-якому значному впливу на людей і екосистему.
Джерело: The European Network of Excellence on the Geological Storage of CO2
<< Попередня сторінка
---
Наступна сторінка >>
ВГОРУ
|
