نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

بررسی اثر تغییر تخلخل، تراوایی و غیرهمسانگردی سنگ مخزن در فرایند انحلال و شروع جابه جایی طبیعی در ذخیره‌سازی کربن‌دی‌اکسید در آبده‌های شور

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
حمید رضا امیری 1
رضا آذین 1
روح الله فاتحی 2
شهریار عصفوری 1
1 گروه مهندسی نفت، دانشکده مهندسی نفت، گاز و پتروشیمی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران
چکیده
از جمله راهکار‌های کاهش اثرهای محیط زیستی انتشار کربن‌دی‌اکسید و کاهش تغییرهای آب و هوا توسعه فناوری جذب و ذخیره‌سازی کربن (CCS) در آبده‌های شور می‌باشد. انحلال گاز اسیدی در آب باعث می‌‌شود مقداری از گاز اسیدی به صورت محلول وارد سیال مخزن شود که باعث افزایش ظرفیت ذخیره مخزن می‌شود. انحلال کربن‌دی‌اکسید باعث بالا رفتن چگالی آب در قسمت بالای مخزن می‌شود. آب اشباع شده که در بالای مخزن قرار دارد، موجب فرایند همرفت (جا به­ جایی) می‌شود که در نتیجه آن، کربن‌دی‌اکسید بیش ­تری در آب حل شده و ایمنی ذخیره‌سازی را افزایش می‌دهد.در این پژوهش، انحلال کربن‌دی‌اکسید و جا به­ جایی طبیعی در یک مخزن آبده شور مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی در این مطالعه، بررسی اثر تغییر تخلخل و تراوایی و غیرهمسانگردی سنگ مخزن در فرایند انحلال و شروع جا به­ جایی طبیعی، زمان شروود بیش ­ترین و تغییر مقدار انحلال با زمان در حالت‌های گوناگون مخزن آبده است. بر اساس همین هدف، شبیه‌سازی عددی اختلاط همرفتی در آبده همگن و در ادامه غیرهمسانگرد صورت گرفته و سه دوره مؤثر در زمان ذخیره‌سازی کربن‌دی‌اکسید درون آبده معرفی شده است. همچنین معیارهای مورد نیاز برای دقت شبکه‌بندی مناسب و مدل‌سازی صحیح اختلاط همرفتی کربن‌دی‌اکسید در آبده بررسی شده است. نتیجه­ ها نشان داده که تراوایی اثر چشمگیری روی زمان آغاز جا به­ جایی و فرایند اختلاط همرفتی دارد، بنابراین باید به عنوان یکی از پارامتر‌های اصلی در انتخاب مخزن ذخیره‌سازی در نظر گرفته شود.
کلیدواژه‌ها
ذخیره‌سازی کربن‌دی‌اکسید
آبده
اختلاط همرفتی
جابه‌جایی طبیعی
غیرهمسانگردی تراوایی

موضوعات

 [1] Lokhorst, A.  Wildenborg T., Introduction on CO2 Geological Storage-Classification of Storage Options, Oil & Gas Science and Technology, 60(3): 513-515 (2005).
[2] Bachu S., Bonijoly D., Bradshaw J., Burruss R., Holloway S., Christensen N.P., Mathiassen O.M., CO2 Storage Capacity Estimation: Methodology and Gaps, International Journal of Greenhouse Gas Control, 1(4): 430-443 (2007).
[3] Heinrich J.J., Herzog H.J., Reiner D.M., “Environmental Assessment of Geologic Storage of CO2”,Second National Conference on Carbon Sequestration. Citeseer (2003).
[4] Large Scale Integrated CCS Projects. http://www.globalccsinstitute.com/projects/browse 2013.
[5] Hassanzadeh H., “Mathematical Modeling of Convective Mixing in Porous Media for Geological CO2 Storage”, Dissertation, University of Calgary (2006).
[6] Metz B., Davidson O., de Conick H., Loos M., Meyer L., “IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage”, Intergovernmental Panel on Climate Change, Geneva (Switzerland). Working Group III (2005).
[7] Kaldi J., Gibson-Poole C., “Storage Capacity Estimation, Site Selection and Characterization for CO2 Storage Projects”, Report No: RPT08-1001, CO2CRC, Canberra, ACT, AU, (2008).
[8] Bénard H., Les Tourbillons Cellulaires Dans Une Nappe Liquide., ev. Gen. Sci. Pures Appl., 11(1309): 1261-1271 (1900).
[9] Rayleigh L., “On the Dynamics of Revolving Fluids”, Proceedings of the Royal Society of London. Series A, 93(648): 148-154 (1917).
[11] kheng K., Torng T.A., SAM, “Simulations of the Onset of Transient Convection in Porous Media under Fixed Surface Temperature Boundary Condition" Second International Conferance on CFD in the Mineral and Process Industries, CSRIO,Melbourne ,Australia, (1999).
[11] Weir G.J., White S.P., Kissling W.M., Reservoir Storage and Containment of Greenhouse Gases, Transport in Porous Media, 23(1): 37-60 (1996).
[12] Lindeberg E., Wessel-Berg D., Vertical Convection in an Aquifer Column under a Gas Cap of CO2, Energy Conversion and Management, 38: S229-S234 (1997).
[13] Hassanzadeh H., Pooladi-Darvish M., Keith D., Modelling of Convective Mixing in CO Storage,Journal of Canadian Petroleum Technology, 44(10): 43-51 (2005).
[14] Hassanzadeh H., Pooladi‐Darvish M., Keith D.W., Scaling Behavior of Convective Mixing, with Application to Geological Storage of CO2, AIChE journal, 53(5): 1121-1131 (2007).
[15] Hassanzadeh H., Pooladi‐Darvish M., Keith D.W., The Effect of Natural Flow of Aquifers and Associated Dispersion on the Onset of Buoyancy‐Driven Convection in a Saturated Porous Medium, AIChE Journal, 55(2): 475-485 (2009).
[16] Islam A.W., Sharif M.A., Carlson E.S., “Density Driven (Including Geothermal Effect) Natural Convection of Carbon Dioxide in Brine Saturated Porous Media in the Context of Geological Sequestration”, Thirty-Eighth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering, At Stanford University, CA, (2013).
[17] Azin R., Jafari Raad S.M., Osfouri Sh., Fatehi R., Onset of Instability in CO2 Sequestration into Saline Aquifer: Scaling Relationship and the Effect of Perturbed Boundary, Heat and Mass Transfer,. 49(11): 1603-1612 (2013).
]18[ جدی زاهد، جواد؛ رستمی، بهزاد؛ بررسی تغییرات تراوایی به دلیل رسوب نمک درفرایند ترسیب گاز کربن دی اکسید، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)36: 73 تا 82 (1396).
[19] Emami-Meybodi H., Hassanzadeh., Green Ch. P., Ennis-King J.E., Convective Dissolution of CO2 in Saline Aquifers: Progress in Modeling and Experiments, International Journal of Greenhouse Gas Control, 40: 238-266 (2015).
[20] Multiphysics C., COMSOL 4.3 User’s Guide., COMSOL (2012).