Дайджест новостей о Российской Арктике. Август 2024
Обзор событий, влияющих на окружающую среду в российской Арктике – в первую очередь факторов, вызывающих риски загрязнения и влияющих на процесс изменения климата
News
Publish date: 29/06/2010
News
Автор: Ильинский А.А., заместитель генерального директора по научной работе, заслуженный деятель науки России, д.э.н., профессор ФГУП Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт (ВНИГРИ), Санкт-Петербург, Россия
Типы подземных резервуаров для захоронения парниковых газов
Подземное захоронение сегодня наиболее привлекательная и сложившаяся опция, по крайней мере, в тех частях мира, где есть осадочные породы. Эти породы формировались сквозь толщу морского дна отложениями песка, глины, органических материалов миллионы лет. В течение геологического периода времени эти отложения трансформируются в различные формы песчаников и известняков. Обычно они имеют пористую форму, и эти поры заполняются водой (образуется водоносный горизонт) или в некоторых случаях газом или нефтью (нефтегазовые резервуары).
Также необходимо рассматривать и такие геологические структуры как ловушки, как часть пласта, способные аккумулировать и накоплять газ и нефть миллионы лет. Обычно ловушки это всего лишь небольшая часть подземного резервуара. Но на суше можно встретить ловушки, обладающие большими размерами. Для безопасного и длительного удержания углекислого газа, данные структуры идеальны.
Для каждого типа подземных резервуаров критерии определения потенциальной емкости резервуара различны. Особенно могут отличаться резервуары на суше и шельфе, и закрытые и открытые формации.
Резервуары должны иметь высокую пористость, чтобы накапливать большое количество углекислого газа. Породы внутри водоносных пластов должны быть проницаемыми, чтобы позволять CO2 проникать в подземные формации через механизмы закачки. В то же время резервуары для хранения должны быть покрыты непроницаемыми вышележащими породами, чтобы избежать утечек на поверхность. Резервуары должны быть глубже 800 метров, позволяющая захороненному CO2 превращаться в состояние флюида (текучая среда — ни жидкость, ни газ, но проявляющая свойства обоих, легко сжимающаяся и имеющая плотность жидкости). Хранение на больших глубинах (4000 м и более) экономически невыгодно. Плотность резервуаров в регионе должна быть достаточно высока, также как и коммуникации между источниками выбросов и местами хранения
Геологическая оценка мест захоронения парниковых газов в России
На обширной территории России встречаются практически все типы геологических структур и геодинамических обстановок, а также все разновидности геологических формаций и горных пород с многочисленными месторождениями газообразных, жидких (нефть, подземные воды) и твердых (металлических и неметаллических) полезных ископаемых, активно разрабатываемых разными технологическими способами.
В результате исследований были выявлены следующие геологические требования к резервуарам:
Необходимо также учитывать время удержания углекислого газа в подземных резервуарах, если мы хотим избежать влияния утечек CO2 и их воздействия на климат для будущих поколений.
Существует три механизма, с помощью которых углекислый газ снова выходит на поверхность: миграция газа отдельными частями через нарушенные и проницаемые породы, а также через скважины закачки (коррозия, износ); молекулярная диффузия и растворение углекислого газа через покрывающие породы; движение CO2 вместе с движущимися водоносными горизонтами.
Техногенное нарушение земель, горные отвалы, хвостохранилища, близкорасположенные хранилища ядерных отходов, отходов цветной металлургии могут способствовать нарушению подземного геологического пространства и увеличению утечек СО2 из мест захоронения.
Исследования долгосрочных перспектив хранения углекислого газа показали, что время удержания углекислого газа должно быть, по крайней мере, от 5000 до 10000 лет для рассмотренных выше типов подземных резервуаров.
Однако существует ряд методов, когда углекислый газ закачивается в продуктивный пласт (нефтяной или газовый) для повышения нефте- газоотдачи. Углекислый газ идеален для повышения дебитов газа, нефти, а также при добыче метана из угольных пластов. Данные технологии получили широкое распространение в США, особенно на малопродуктивных и трудноизвлекаемых месторождениях или месторождениях находящихся на поздней стадии разработки.
Основные критерии процесса геологоразведочных работ по поиску подземных резервуаров и их направленность, учитывающая внутреннюю и внешнюю геологическую среду подземных резервуаров, экономические показатели и экологические аспекты безопасного хранения СО2 могут быть проиллюстрированы следующей сводной таблицей:
Таблица 1. Система показателей отражающих параметры ловушек и подземного пространства в целом с точки зрения возможности эффективного хранения СO2
Факторы, характеризующие объект оценки |
Критериальная направленность |
Размеры резервуаров (ловушек) |
→ max |
Тип ловушки |
→структурный |
Нарушенность, трещиноватость верхнего слоя резервуара |
→ min |
Однородность и устойчивость геологического окружения |
Скальные и полускальные (в зонах дезинтеграции верхние 10-25 м) |
Проницаемость покрывающих пород |
→ min |
Проницаемость внутри водоносных пластов |
→ min |
Пористость |
→ max |
Глубина |
Более 800 метров |
Сейсмичность, тектонические разломы |
→ min |
Развитость магистральных и местных путей сообщения |
→ max |
Расстояние от ловушек до основных промышленных объектов — мест выбросов СО2 |
→ min |
Техногенное воздействие |
→ min время удержания 5000-10000 лет |
Энергетическая обеспеченность |
→ max |
Обеспеченность водными ресурсами |
→ max |
Обеспеченность местными строительными материалами |
→ max |
Коэффициент доступности |
→ max |
Затраты на поиски и разведку и предварительную оценку |
→ min |
Результаты исследований показали, что для хранилищ СО2 при повышенном его давлении большое значение приобретает глубина его заложения. Для предотвращения утечек газа по трещинам гидростатическое давление подземных вод по контуру хранилища должно быть таким, чтобы оно превышало внутреннее давление газа.
Лучшим с точки зрения устойчивости подземных сооружений признаются крупные гранитоидные массивы. В практике выбора мест размещения подземных хранилищ газа большое значение придается поиску монолитных структурных блоков в геологических формациях. Исследования, выполненные в Северо-Западном регионе, показали, что такие блоки могут быть найдены во многих районах данной территории.
Таблица 2. Потенциальная ёмкость подземных резервуаров для хранения CO2, расположенных на территории Северо-Запада России (по геологическим запасам)
|
Начальные суммарные ресурсы нефти под землей [млн. т]
|
Начальные суммарные ресурсы газа под землей [млрд. м3]
|
min. суммарная ёмкость хранилищ CO2 под землей [тыс. т] |
max. суммарная ёмкость хранилищ CO2 под землей [тыс. т] |
Республика Коми (суша) |
7 417,00 |
3866,80 |
2 414 133,56
|
2 980 155,43
|
Ненецкий АО |
8 811,20 |
1716,40 |
1 075 396,24 |
1 327 735,86 |
Калининградская область (суша) |
139,40 |
4,10 |
2 650,48 |
3 276,69 |
Печорское море |
7 493,60 |
2903,30 |
1 813 925,90 |
2 239 291,95 |
Баренцово море |
2 030,00 |
23706,80 |
14 770 736,94 |
18 232 331,82 |
Балтийское море |
181,00 |
14,00 |
8 846,88 |
10 926,73 |
Белое море |
314,00 |
29,00 |
18 283,64 |
22 579,83 |
Итого по нефтегазовым месторождениям Северо-Запада |
7 417,00 |
|
20 103 973,63 |
24 816 298,30
|
В целом по регионам Российской Федерации потенциальная емкость захоронения СО2 будет выглядеть следующим образом:
Таблица. Потенциальная ёмкость подземных резервуаров для хранения CO2, в целом по России (без Северо-Западного федерального округа)
Регионы России |
min. суммарная ёмкость хранилищ CO2 под землей [тыс. т] |
max. суммарная ёмкость хранилищ CO2 под землей [тыс. т] |
Западная Сибирь |
59 225 183,50 |
73 104 600,50 |
Волго-Уральский регион |
9 391 787,30 |
11 592 751,90 |
Северный Кавказ |
1 407 232,40 |
1 737 017,20 |
Восточная Сибирь |
20 133 927,10 |
24 852 311,30 |
Дальний Восток (суша) |
7 398 125,00 |
9 131 875,00 |
Дальний Восток (шельф) |
9 364 313,00 |
11 558 839,00 |
Итого по нефтегазовым месторождениям Российской Федерации |
106 920 568,30 |
131 977 394,90 |
Потенциальная емкость природных резервуаров (газовых и нефтяных затухающих месторождений) основывается на оценке начальных суммарных ресурсах (накопленная добыча, разведанные запасы категорий A+B+C1 предварительно оцененные запасы категории С2, а также перспективные (категории С3) и прогнозные (категории Д1 и Д2). Таким образом общая емкость потенциальных мест захоронения для Российской Федерации в целом оценивается от 125 858642 тыс т CO2 до 155353895 тыс. т СО2.
Более подробно об использовании технологии изоляции парниковых газов в мире читай на www.bellona.org/ccs.
Обзор событий, влияющих на окружающую среду в российской Арктике – в первую очередь факторов, вызывающих риски загрязнения и влияющих на процесс изменения климата
Использование Севморпути сопряжено с большим количеством климатических, экологических и политических рисков, считает «Беллона»
Генеральный директор организации Рафаэль Гросси предупреждает, что ситуация на ЗАЭС остается «опасной и очень нестабильной»
Об этом заявил глава МАГАТЭ Рафаэль Гросси во время своего визита на станцию после захвата части Курской области войсками Украины