Капиллярлық гистерезистің CO₂ тұту тиімділігі мен сақтау тұрақтылығын арттырудағы рөлі

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Негіздеу. Климаттың өзгеруінің әсерін күшейту атмосферадағы CO₂ деңгейін төмендетудің инновациялық тәсілдерін қажет етеді. Көміртекті ұстау және сақтау геологиялық коллекторларда CO₂ секвестрлеу арқылы тиімді шешімді қамтамасыз етеді. Капиллярлық гистерезистің CO₂ тұтудағы рөлін түсіну көміртекті ұстау және сақтау тиімділігін оңтайландыру үшін өте маңызды.

Мақсаты. Бұл зерттеудің мақсаты – капиллярлық гистерезистің толық имитациялық модельдер мен гистерезис мәндерінің айнымалылары арқылы тұзды сулы горизонттардағы CO₂ тұту тиімділігіне әсерін зерттеу.

Материалдар мен әдістер. Тереңдігі 1200-1300 м тұзды сулы горизонттарға CO₂ айдау және кезуін модельдеу үшін заманауи CMG бағдарламалық жасақтамасы қолданылды. Бастапқыда тұзды ерітіндімен қаныққан модельде бұл мәндердің CO₂ тұту тиімділігіне әсерін бағалау үшін гистерезис 0,2, 0,3, 0,4 және 0,5 мәндерінде кезектесіп су мен газ айдау қолданылды.

Нәтижелері. Модельдеу гистерезис мөлшері мен CO₂ тұту тиімділігі арасындағы тікелей оң корреляцияны көрсетті. Гистерезис мәні 0,5 болған кезде CO₂-ны жүз пайызға жуық тұтуға қол жеткізілді. Бұл тиімділіктің артуы күшті капиллярлық күштер CO₂-ны тиімді иммобилизациялайтындығымен және оның өнімді қабаттың қақпағына қарай қозғалғыштығын төмендететіндігімен түсіндіріледі, осылайша ағып кету қаупін азайтады.

Корытынды. Зерттеу капиллярлық гистерезистің CO₂ секвестрінің тиімділігін арттырудағы негізгі рөлін көрсетеді. Гистерезистің жоғары мәндері көміртекті тұту және сақтау жүйелерінде су мен газды кезек-кезек айдау стратегияларын оңтайландыру қажеттілігін көрсете отырып, ұзақ мерзімді сақтау тұрақтылығын жақсартады.

Толық мәтін

##article.viewOnOriginalSite##

Авторлар туралы

Р. Хорамиан

Тау-кен ісі және Жер туралы ғылымдар мектебі, Назарбаев Университеті

Email: reza.khoramian@nu.edu.kz
ORCID iD: 0009-0008-7775-3816
Қазақстан, Астана қаласы

П. Пурафшари

Тау-кен ісі және Жер туралы ғылымдар мектебі, Назарбаев Университеті

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: peyman.pourafshary@nu.edu.kz
ORCID iD: 0000-0003-4600-6670

профессор

Қазақстан, Астана қаласы

М. Риази

Тау-кен ісі және Жер туралы ғылымдар мектебі, Назарбаев Университеті

Email: masoud.riazi@nu.edu.kz
ORCID iD: 0000-0002-6843-621X

ассоциированный профессор

Қазақстан, Астана қаласы

Әдебиет тізімі

  1. Sarkodie S.A., Owusu P.A., Leirvik T. Global effect of urban sprawl, industrialization, trade, and economic development on carbon dioxide emissions // Environmental Research Letters. 2020. Vol. 15, N 3. doi: 10.1088/1748-9326/ab7640.
  2. Mishra R.K., Dubey S.C. Solar activity cause and effect of climate variability and their various impacts. British Journal of Multidisciplinary and Advanced Studies. 2023. Vol. 4, N 2. P. 21–38. doi: 10.37745/bjmas.2022.0133.
  3. Kelemen P., Benson S.M., Pilorgé H., et al. An overview of the status and challenges of CO₂ storage in minerals and geological formations // Frontiers in Climate. 2019.Vol. 1. doi: 10.3389/fclim.2019.00009.
  4. Ilavya A., Patel K., Bera, A. Chapter Two – Underground carbon storage. In: Rahimpour M.R., Makarem M.A., Meshksar M., editors. Advances and Technology Development in Greenhouse Gases: Emission, Capture and Conversion. Greenhouse Gases Storage and Transportation. Elsevier, 2024. P. 25–44.
  5. Iglauer S. Optimum storage depths for structural CO₂ trapping // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2018. Vol. 77. P. 82–87. doi: 10.1016/j.ijggc.2018.07.009.
  6. Moghadasi R, Goodarzi S, Zhang Y., et al. Pore-scale characterization of residual gas remobilization in CO₂ geological storage // Advances in Water Resources. 2023. Vol. 179. doi: 10.1016/j.advwatres.2023.104499.
  7. Bashir A., Ali M., Patil S., et al. Comprehensive review of CO₂ geological storage: Exploring principles, mechanisms and prospects // Earth-Science Reviews. 2024. Vol. 249. doi: 10.1016/j.earscirev.2023.104672.
  8. Sasowsky I.D., White W.B., Webb J.A. Acid mine drainage in karst terranes: geochemical considerations and field observations. In: Beck B.F., editor. Karst Geohazards. London : Routledge, 1995. P. 241–247.
  9. Burnside N.M., Naylor M. Review, and implications of relative permeability of CO₂/brine systems and residual trapping of CO₂ // International Journal of greenhouse gas control. 2014. Vol. 23. P. 1–11. doi: 10.1016/j.ijggc.2014.01.013.
  10. Sedaghatinasab R., Kord Sh., Moghadasi J., Soleymanzadeh A. Relative permeability hysteresis and capillary trapping during CO₂ EOR and sequestration // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2021. Vol. 106. doi: 10.1016/j.ijggc.2021.103262.
  11. Zapata Y., Kristensen M.R., Huerta N., et al. CO₂ geological storage: Critical insights on plume dynamics and storage efficiency during long-term injection and post-injection periods // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2020. Vol. 83. doi: 10.1016/j.jngse.2020.103542.
  12. Edlmann K., Hinchliffe S., Heinemann N., et al. Cyclic CO₂–H₂O injection and residual trapping: implications for CO₂ injection efficiency and storage security // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2019. Vol. 80. P. 1–9. doi: 10.1016/j.ijggc.2018.11.009.
  13. Shaw D., Mostaghimi P., Armstrong R.T. The dynamic behavior of coal relative permeability curves // Fuel. 2019. Vol. 253. P. 293–304. doi: 10.1016/j.fuel.2019.04.107.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Figure 1. 2D aquifer model with perforations at a depth of 1220–1235 meters for water injection and 1285–1300 meters for CO₂ injection. An infinite boundary was also established by applying a volume modifier of 1000 to the right boundary

Жүктеу (501KB)
Метадеректер
3. Figure 2. The utilized relative permeability curves for both water and CO₂ in highly water-wet sandstone cores through the primary drainage and imbibition phases, as inferred from the experimental study by Edlmann et al. [12] and mathematically represented using the Brooks-Corey-Moalem model [13]

Жүктеу (223KB)
Метадеректер
4. Figure 3. (a) Total gas saturation profile showing CO₂ injected from the bottom left corner spreading upward and horizontally beneath the caprock. (b) Trapped gas saturation profile showing CO₂ immobilized by returning water in lower layers

Жүктеу (419KB)
Метадеректер
5. Figure 4. (a) Total gas saturation profile after water injection, showing reduced gas saturation at the top; (b) Trapped gas saturation profile, illustrating the hysteresis effect enhancing CO₂ immobilization during the imbibition phase with a hysteresis of 0.3

Жүктеу (445KB)
Метадеректер
6. Figure 5. (a) Total gas saturation profile from the drainage process showing less CO₂ movement to the top layers, with a smaller section exhibiting a gas saturation of around 45%; (b) Trapped gas saturation profile indicating increased CO₂ immobilization due to the hysteresis effect during the drainage process

Жүктеу (449KB)
Метадеректер
7. Figure 6. (a) Total gas saturation profile showing complete trapping of injected CO₂ with no free gas remaining; (b) Hysteresis trapped gas profile illustrating the enhanced capillary trapping due to a hysteresis value of 0.5 during the imbibition process

Жүктеу (447KB)
Метадеректер
8. Figure 7. Capillary trapped gas percentage as a function of dimensionless time for different hysteresis values

Жүктеу (338KB)
Метадеректер

© Хорамиан Р., Пурафшари П., Риази М., 2025

Creative Commons License
Бұл мақала лицензия бойынша қол жетімді Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».