Аналитическое решение, включающее исторически зависимые процессы для быстрой оценки капиллярного улавливания при геологическом хранени

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Российский государственный университет нефти и газа

(национальный исследовательский университет)
имени И.М. Губкина»

Аналитическое решение, включающее исторически зависимые процессы для быстрой оценки капиллярного улавливания  при геологическом хранении СО2

Жан-Чарльз Мансау · Жереми Ромер

Analytical Solution Incorporating History-Dependent Processes for Quick Assessment of Capillary Trapping During CO2 Geological Storage

Jean-Charles Manceau · Jérémy Rohmer

Студент Матюшин М.Д

Группа  РНМ-17.04(07)

Преподаватель   профессор, д.т.н., Михайлов Н.Н.

Москва 2018[pic 1]

Аннотация

Хранение углерода в соляных пластах рассматривается как перспективный вариант обеспечения необходимого снижения антропогенных выбросов СО2. Данное промышленное развитие, прежде всего, обусловлено безопасностью окружающей среды. Развитие захваченного и перенесенного СО2 имеет важное значение т.к. прямым образом влияет на количество вредных выбросы СО2 в атмосферу. В этой работе, мы сосредоточены на остаточном улавливающем явлении, происходящем во время впрыска  CO2. Исторически эффекты имеют первостепенное значение при работе с капиллярным улавливанием. В данной работе применяется  классическая теорию течения (модель типа Бакли-Леверетта) и модели улавливания и гистерезиса; в итоге получаем аналитическое решение для  профиля насыщения и количества захваченных СО2 при впрыскивании воды, после закачки газа («искусственное впитывание»). Численное моделирование для различных случаев показывает себя удовлетворительно и оправдывается в случае промышленного хранения CO2 с учетом  предположения о несжимаемом потоке без учета капиллярного давления. Полученное аналитическое решение позволяет быстро оценить как количество, так и расположение подвижного газа, оставшегося во время впитывания.

Ключевые слова: CO2, геологическое хранение, безопасность, быстрая оценка, остаточное улавливание, гистерезис

Список символов

q - Объемный расход  м3/с

A - площадь м2

S - Насыщение

F - Объемный фракционный поток

H - Высота водоносного горизонта, м

T- Время впрыска, с

V- Объем, м3

fr - Массовая доля

k - Проницаемость

Q - объемный расход впрыска м3/с

μ - Вязкость Па*с

λ - подвижность

ϕ - Пористость

r - Радиус, м

ξ - Безразмерный радиус

ζ - Переменная подобия

t - Время, с

τ - Безразмерное время

P - Давление, Па

Ρ - Плотность, кг/м3

Индексы

G - Газовая фаза

l - Жидкая фаза

∆ - изменение  потока

r - остаток

max - Максимум

rel -релятивный

+ Восходящий поток

- Нисходящий поток

Collision  - столкновение

Freeg - Передвигающийся газ

C – Капилляр

1. Введение

Помимо безотходного производства, существует перспективный вариант для обеспечения сокращения антропогенных выбросов СО2 такой, как улавливание и хранение двуокиси углерода (УХУ) (Межправительственная группа экспертов по изменению климата МГЭИК). Для хранения СО2 в больших масштабах,  идеально подходят соленые водоносные горизонты. Хранение промышленных масштабах СО2 в данных горизонтах  в первую очередь обусловлено большой безопасностью для окружающей среды. Но для  принятия данной стратегии следует оценить все возможные риски и составить план мониторинга, как это предусмотрено в Европейской директиве о геологическом хранении диоксида углерода (EC 2009).