Як можна контролювати ділянки зберігання в глибині й на поверхні землі?

Усі ділянки зберігання СО₂ необхідно контролювати для виробничих цілей, безпеки, з екологічних, соціальних і економічних причин. Стратегія має бути складена таким чином, щоб визначити, що саме контролюватиметься і як.

Навіщо нам потрібний моніторинг?

Моніторинг ефективності ділянки матиме вирішальне значення для досягнення головної мети геологічного зберігання СО₂, а саме тривалої ізоляції антропогенного СО₂. Причин для моніторингу ділянок зберігання багато, зокрема:

• Виробничі: для контролю й оптимізації процесу закачування СО₂.

• Безпека й довкілля: для зниження й відвернення будь-якого впливу на людей, дику природу й екосистему навколо ділянки зберігання і для впевненості у пом’якшенні наслідків глобальної зміни клімату.

• Соціальні: надавати громадськості інформацію, необхідну для розуміння безпеки ділянки зберігання і щоб допомогти залучити громадську довіру.

• Фінансові: залучення довіри ринку до технології УЗВ і для підтвердження обсягів закачаного СО₂, щоб вони були враховані як „невироблені викиди” на наступних етапах роботи Європейської системи торгівлі викидами (СТВ).

Моніторинг початкового стану довкілля (так званого „базового”), так само як і подальшої характеристики ділянки зберігання є важливою нормативною вимогою Директиви ЄС по УЗВ, опублікованої 23 квітня 2009 року. Обслуговуючі компанії повинні вміти продемонструвати, що характеристики ділянки зберігання відповідають законам і продовжуватимуть відповідати їм у довгостроковій перспективі. Моніторинг – це важливий компонент, який зменшуватиме неясності в характеристиці ділянки зберігання, він завжди тісно пов’язаний з заходами щодо організації управління безпекою.

Якими є цілі моніторингу?

Моніторинг може бути спрямований на досягнення різних цілей і дій у різних частинах ділянки зберігання, таких як:

• Відображення ореолу поширення – відстеження пересування СО₂ від місця закачування. Це дозволяє отримувати ключові дані для настройки моделей, які передбачають майбутнє поширення СО₂ на ділянці зберігання. Існує велика кількість готових методів, особливо рекомендуються повторні дослідження методом сейсмічної розвідки, які успішно застосовувалися в кількох демонстраційних і експериментальних проектах (Мал. 1).

Малюнок 1 Сейсмічне зображення для моніторингу ореолу* поширення СО2 в пілотному проекті Слейпнер до закачування (що розпочалося в 1996 р.) і після закачування (відповідно через 3 і 5 років).

• Цілісність породи-покришки - необхідно оцінити ступень ізольованості СО₂ у колекторі сховища і забезпечити раннє попередження про будь-які неочікувані пересування СО₂ вгору. Це може бути особливо важливим у проекті на етапі закачування, коли тиск у колекторі відчутно, але тимчасово зростає.

• Цілісність свердловини. Це важливий момент, оскільки глибокі свердловини можуть потенційно забезпечувати прямий шлях для міграції СО₂ нагору. За свердловинами закачування СО₂ – будь-якими спостережними чи вже існуючими й покинутими – необхідно належним чином слідкувати впродовж стадії закачування і надалі, щоб запобігти раптовому витоку СО₂ назовні. Моніторинг використовується і для підтвердження того, що всі свердловини були ефективно запечатані, якщо вони більше не використовуються. Існуючі геофізичні й геохімічні системи моніторингу, які є звичайною практикою в нафтовій і газовій індустрії, можуть бути встановлені в свердловинах або над ними для забезпечення раннього попередження й безпеки.

• Міграція у перекриваючих породах. На ділянках зберігання, де додаткові гірські породи, що перекривають колектор зверху, мають властивості, схожі з властивостями порід-покришок, які перекривають відкладення, у яких зберігається СО₂, можуть формувати ключовий компонент у зменшенні ризику потрапляння СО₂ до моря чи атмосфери. Якщо в ході моніторингу колектора чи навколо породи-покришки виявиться раптовий витік крізь породу-покришку, моніторинг перекриваючих порід буде необхідний. Багато методів, використовуваних для відображення ореолу поширення або моніторингу цілісності порід-покришок, можуть бути використані для перекриваючих порід.

• Поверхневі витоки, визначення й вимірювання стану атмосфери. Для впевненості в тому, що закачаний СО₂ не мігрував на поверхню, весь діапазон геохімічних, біохімічних методів і методів дистанційного зондування застосовують для виявлення витоку, оцінювання й моніторингу поширення СО₂ в ґрунті й розсіюванні його в атмосфері або в морському середовищі (Мал. 2).

Малюнок 2 Буй для моніторингу з сонячними батареями для постачання енергії, пліт і пристрій для збирання зразків газу з дна моря.

• Кількість закачаного СО₂ для законодавчого й фінансового контролю. Хоча кількість закачаного СО₂ можна легко заміряти у основі свердловини, кількісні заміри в колекторі технічно дуже проблематичні. Якщо трапляється витік поряд з поверхнею, то кількість вивільненого СО₂ має бути порахована для національного реєстру парникових газів і майбутніх планів СТВ.

• Рух ґрунту й мікросейсмічність*. Збільшений через закачування СО₂ тиск у колекторі в особливих випадках може збільшити ймовірність мікросейсмічної активності й дрібномасштабних пересувань ґрунту. Методи мікросейсмічного моніторингу й дистанційні методи (розвідка з літаків чи супутників) дають можливість вимірювати навіть крихітні викривлення ґрунту.

Як виконується моніторинг?

Широкий спектр методів моніторингу вже був застосований у чинних демонстраційних і дослідницьких проектах. Вони включають прямі методи спостереження за СО₂ й такі, що опосередковано вимірюють ефект його впливу на гірські породи, рідини, гази й екологію. Прямі вимірювання включають у себе аналізи рідин з глибоких свердловин або вимірювання концентрацій газу в ґрунті чи атмосфері. Опосередковані методи включають геофізичну розвідку й моніторинг зміни тиску в свердловинах або зміни рН у ґрунтових водах.

Моніторинг необхідний як для ділянок зберігання на суші, так і у відкритому морі. Вибір відповідного методу моніторингу залежатиме від технічних і геологічних характеристик ділянки, а також від цілей моніторингу. Уже існує широкий спектр методів моніторингу (Мал. 3), багато з яких загальновизнані в нафтовій і газовій промисловості; ці методи адаптуються до ситуації з СО₂. Дослідження ведуться з метою оптимізації існуючих методів, розвитку інноваційних, а також задля покращення точності й надійності вимірювань, здешевлення, автоматизації використання й демонстрації ефективності.

Малюнок 3 Невелика вибірка, що демонструє спектр існуючих методів для моніторингу різних компонентів системи зберігання СО2.

Стратегія моніторингу

Під час розробки стратегії моніторингу має бути ухвалено багато рішень, які залежать від геологічних та інженерних умов, специфічних для кожної конкретної ділянки зберігання, таких як геометрія колектора й глибина, очікуване поширення ореолу СО₂, можливі шляхи витоку, перекриваюча геологія, час закачування й швидкість потоку, а також поверхневі характеристики, зокрема топографія, густота населення, інфраструктура й екосистеми. Одразу після прийняття рішень відносно найбільш придатних методів і місць вимірювання базові дослідження мають проводитися до початку операцій закачування, щоб стати рівнем відліку для всіх майбутніх вимірювань. Зрештою кожна програма моніторингу має бути гнучкою, аби вона могла розвиватися навіть у тому випадку, якщо змінюватиметься сам проект зберігання. Стратегія моніторингу, здатна інтегрувати всі ці питання й підвищити ефективність витрат, формує найважливіший компонент в аналізі ризиків і в підтвердженні безпеки ділянки та її ефективності.

Підсумовуючи сказане, зазначимо: ми знаємо, що моніторинг ділянок зберігання СО₂ проводять з використанням різних методів, які вже наявні на ринку чи перебувають у стадії розробки. На сьогоднішній день дослідження ведуть не лише в галузі розвитку нового обладнання (наприклад, для використання на морському дні), але також для оптимізації ефективності моніторингу й зменшення витрат.

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

<< Попередня сторінка --- Наступна сторінка >>

ВГОРУ