نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

بررسی مکانیسمی ذخیره سازی گاز کربن دی اکسید با استفاده از منحنی های تراوایی نسبی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
شایان فقیهی
جمشید مقدسی
محمد جامی الاحمدی
دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعت نفت، اهواز، ایران
چکیده
یکی از مشکل های حال حاضر که جامعه ­های جهانی به آن گرفتار هستند، آلودگی محیط ­زیست ناشی از آزادسازی گازهای گلخانه ­ای می­باشد. جدا­سازی و دخیره ­سازی کربن یکی از مطمئن ­ترین راه­ حل­های کوتاه تا بلند مدت برای کاهش گازهای اسیدی مخاطره­ آمیز تولید شده در صنایع گوناگون می ­باشد. هرچند که سفره ­های آب نمک عمیق کاندید مناسبی برای ذخیره­سازی حجم بالایی از گاز کربن دی اکسید می ­باشند، ولی مخزن­ های تخلیه شده نفت و گاز نیز می­ توانند هم­زمان گزینه مناسبی برای ذخیره گاز و هم روشی مطمئن برای افزایش تولید هیدروکربن­ ها باشند. برای آن که یک عملیات ذخیره ­سازی موفقیت ­آمیز باشد، ضروری است که توان ذخیره­ سازی مخزن، تزریق پذیری، و فاکتور نگهداری آن مورد بررسی قرار گیرد. هرچند تاکنون پژوهش­های آزمایشگاهی کمی به­ویژه روی بحث تزریق ­پذیری مخزن انجام شده است؛ به طوری که این فاکتور به طور مستقیم توسط ویژگی­ های سنگ و سیال مانند تراوایی مطلق و نسبی کنترل می شود. بنابراین، تعیین و اندازه­ گیری منحنی­ های تراوایی نسبی و نقطه­ های پایانی آن­ ها در فهم ویژگی های جریانی درون محیط متخلخل الزامی می باشد. در اولین بخش این پژوهش، منحنی­ های تراوایی نسبی آب/ کربن دی اکسید برای سه نمونه سنگ با تراوایی مطلق متفاوت اندازه ­گیری شده است. برای این منظور ارزیابی­ های آزمایشگاهی در بعد مغزه روی سنگ­های کربناته انجام گرفته است. در ادامه برای تعیین مکانیسم های پیش رو در تزریق گاز کربن دی اکسید به یک لایه، و همچنین ارزیابی درصد گاز حبس شده، از گاز نیتروژن با همان شرایط اولیه با تقریب بسیار خوبی استفاده شده است.
کلیدواژه‌ها
ذخیره‌سازی کربن دی اکسید
تراوایی نسبی
گازهای گلخانه ای
سیلاب زنی
مکانیسم

موضوعات

[1] Miri R., Effects of CO2-Brine-Rock Interactions on CO2 Injectivity–Implications for CCS. (2015).
[2] Miri R., Hellevang H., Salt Precipitation During CO2 Storage-A Review. International Journal of Greenhouse Gas Control, 51(Supplement C): 136-147 (2016).
[3] Bennion D.B., Bachu S., Drainage and Imbibition CO2/Brine Relative Permeability Curves at Reservoir Conditions for High-Permeability Carbonate Rocks, in: "SPE Annual Technical Conference and Exhibition". Society of Petroleum Engineers: Florence, Italy. (2010).
[4] Stocker T.F., Qin D., Plattner G.-K., Tignor M., Allen S.K., Boschung J., Nauels A., Xia Y., Bex V., Midgley P.M., "Technical Summary, in Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change", Editors., Cambridge University Press: Cambridge, NY, USA. 33–115. (2013).
[5] Thomas H., Bozec Y., Elkhalay K., J. W. de Baar H., Enhanced Open Ocean Storage of CO2 from Shelf Sea Pumping. Science, 304(5673): 1005-1008. (2004).
[6] Benson S.M., Orr F.M., Carbon Dioxide Capture and Storage. MRS Bulletin, 33(4): 303-305. (2008).
[7] صفرزاده، محمد امین؛ مطهری، مهدیا؛ بهینه سازی همزمان ذخیره سازی زیرزمینی گاز و ازدیاد برداشت نفت در فرایند تزریق گاز کربن دی‌اکسید با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک چند هدفه، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)33: 85 تا 97 (1393).
[8] Bennion B., Bachu S., "Relative Permeability Characteristics for Supercritical CO2 Displacing Water in a Variety of Potential Sequestration Zones", in SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Society of Petroleum Engineers: Dallas, Texas. (2005).
[9] Bandara U.C., Tartakovsky A.M., Palmer B.J., Pore-scale Study of Capillary Trapping Mechanism During CO2 Injection in Geological Formations. International Journal of Greenhouse Gas Control, 5(6): 1566-1577. (2011).
[10] Zeidouni M., Pooladi-Darvish M., Keith D., Analytical Solution to Evaluate Salt Precipitation During CO2 Injection in Saline Aquifers. International Journal of Greenhouse Gas Control, 3(5): 600-611. (2009).
[11] جدی زاهد، جواد؛ رستمی بهزاد، بررسی تغییرهای تراوایی به دلیل رسوب نمک در فرایند ترسیب گاز کربن دی اکسید، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)36: 187 تا 197 (1396).
[12] Bachu S., Bennion B., Effects of in-Situ Conditions on Relative Permeability Characteristics of CO2-Brine Systems. Environmental Geology, 54(8): 1707-1722. (2008).
[13] Levine, J.S., Goldberg, D.S., Lackner, K.S., Matter, J.M., Supp, M.G., Ramakrishnan, T.S., Relative Permeability Experiments of Carbon Dioxide Displacing Brine and Their Implications for Carbon Sequestration. Environmental Science & Technology, 48(1): 811-818. (2014).
[14] Zhang Y., Nishizawa O., Park H., Kiyama T., Xue Z., Relative Permeability of CO2 in a Low-permeability Rock: Implications for CO2 Flow Behavior in Reservoirs with Tight Interlayers. Energy Procedia, 114: 4822-4831. (2017).
[15] Johnson E.F., Bossler.P. D., Bossler V.O.N., “Calculation of Relative Permeability from Displacement Experiments", Society of Petroleum Engineers. 3. (1959).
[16] Richmond P.C., Watson A.T., Comparison of Implicit and Explicit Methods for Interpreting Displacement Data. SPE Reservoir Engineering, 5(03): 389-392. (1990).
[17] Burdine, N.T., Relative Permeability Calculations from Pore Size Distribution Data. Journal of Petroleum Technology, 5(03): p. 71-78. (1953).
[18] Duan Z., Sun R., An Improved Model Calculating CO2 Solubility in Pure Water and Aqueous NaCl Solutions from 273 to 533 K and from 0 to 2000 Bar. Chemical Geology, 193(3-4): p. 257-271. (2003).