Цели и задачи проекта

Климатические изменения на Земле связывают с антропогенными выбросами парниковых газов в атмосферу. Активная борьба с глобальным потеплением, в том числе введение налогов и квот на эмиссию углекислого газа, трансграничное углеродное регулирование и стремление к созданию углеродно-нейтральной экономики, требует трансформации традиционных энергосистем, в основе которых лежит использование ископаемого топлива. Обеспечение нулевого баланса выбросов углекислого газа – CO2 –требует создания перспективных решений в области декарбонизации топливно-энергетического комплекса. Одним из таких решений является подземное хранение газов и энергии, в том числе захоронение CO2 в водонасыщенных и нефтяных пластах.

Процесс исследования

Лаборатория проводит следующие работы в области нефтяного инжиниринга:

1. 3-D гидродинамическое моделирование размещения углекислого газа в водонасыщенных пластах и истощенных нефтяных и газовых месторождениях с учетом подробных данных о геологическом строении объекта хранения, компонентном составе жидкостей и газов, режимов эксплуатации скважин и т.д.
2. Оценка емкости, приемистости и эффективности размещения углекислого газа в объектах хранения.
3. Оценка вклада физических механизмов удержания газа в пласте (структурный и капиллярный захваты, растворение в пластовой воде, отложение минералов).
4. Моделирование процессов с фазовыми переходами между жидким и газообразным CO₂ в объектах, характеризующихся низкой температурой.
5. Моделирование химического взаимодействия между углекислым газом и породой.
6. Моделирование эффектов, связанных с отложением и переотложением минералов в призабойной зоне скважины и оценка сопутствующих изменений приемистости.

Результаты проекта

В течение 15 лет в лаборатории накоплен опыт создания моделей и алгоритмов расчета размещения сверхкритического и докритического CO₂ в водонасыщенных объектах, истощенных газовых и нефтяных месторождения и подземных хранилищах природного газа. Созданы уникальные модели, позволяющие описать фильтрацию в условиях интенсивных фазовых превращений различного типа, в том числе связанных с переотложением солей в поровом пространстве и трехфазными равновесиями пар-жидкость-жидкость с фазами жидкого и газообразного CO₂. Проводятся фундаментальные и прикладные исследования влияния компонентного состава газа, конвективного и диффузионного перемешивания, гистерезиса относительной фазовой проницаемости и геологических параметров объектов хранения на параметры размещения CO₂. Лаборатория – центр компетенции в области применения гидродинамического симулятора MUFITS (http://mufits.org/) к расчету показателей утилизации CO₂ в пластах. Расчеты могут быть проведены в рамках модели типа Blackoil, композиционной модели фильтрации с уникальным уравнением состояния для водных растворов и в рамках специализированных модулей уравнения состояния. Созданы модели, позволяющие учесть неизотермический характер течения с учетом эффекта Джоуля-Томпсона в сверхкритическом газа и скрытой теплоты парообразования между жидким и газообразным CO₂.