Сотрудники Сколтеха вместе с коллегой из Южной Кореи экспериментально изучили, как меняется газопроницаемость пород при закачке CO₂ в гидратные залежи, сообщили в пресс-службе вуза.
В районах вечной мерзлоты газ заключен в льдоподобные кристаллы — газовые гидраты. Для добычи в пласт можно закачивать углекислый газ, который вытесняет метан из кристаллов и сам остается в гидратном состоянии. Это решает две задачи: добыча газа и утилизация CO₂. Однако в процессе в породе образуются новые кристаллы CO₂-гидрата, которые могут закупоривать поры и снижать проницаемость.
Ученые воссоздали в лаборатории условия арктических резервуаров: температура +1°C, образцы из смеси песка и глины, насыщенные гидратом метана. Они закачивали чистый CO₂ и смесь CO₂ с азотом, близкую к дымовым газам. Проницаемость измеряли на всех этапах: до образования гидратов, после их формирования и в процессе замещения.
Результаты показали: закачка чистого CO₂ снижает проницаемость в среднем на 54%. В образцах с высоким содержанием воды падение достигало 79%. При закачке дымовой смеси с азотом картина сложнее: вначале проницаемость даже растет, но затем образование CO₂-гидрата все равно приводит к ее снижению.
Мы экспериментально показали, как изменяется газопроницаемость гидратосодержащих пород непосредственно в процессе замещения метана на CO₂. Это не очевидный эффект — с одной стороны, метан высвобождается и проницаемость должна расти, а с другой — образование вторичного гидрата CO₂ ее снижает. Мы количественно оценили баланс этих процессов. Теперь у нас есть данные, которые можно закладывать в модели разработки гидратных месторождений в Арктике
Эти данные помогут инженерам выбирать стратегию закачки. Если в пласте много остаточной воды, падение проницаемости будет сильнее — это надо закладывать в расчеты. Если пласт сухой, снижение будет меньше. Для чистого CO₂ и дымовой смеси зависимости различаются, и эксперимент позволяет их разделить. Работа опубликована в журнале Natural Gas Industry B.
Ранее Наука Mail писала о том, что деятельность человека увеличивает количество пожаров в Арктике.