Сценарии угх.

По сценарию, при котором, концентрация СО₂ стабилизировалась в следующем столетии, УГХ может сыграть основную роль в контролировании глобальных выбросов СО₂. Реализация подобных сценариев потребовала бы создания инфраструктуры УГХ, соперничающей с инфраструктурой нынешней глобальной энергетической системой, строительство которой растянулось бы на десятилетия в силу потребностей в грандиозных капиталовложениях. Достижение этого потребовало бы прогресса технологии улавливания, а также политических мер для решения вопроса дополнительной стоимости УГХ. То, как будет эволюционировать семейство технологий УГХ по сравнению с конкурирующими и комплементарными технологиями и в контексте существенных неопределенностей в области политических мер по снижению воздействия изменения климата, будет важным фактором, влияющим на будущие перспективы УГХ.

Улавливание углекислого газа и геологическое хранение (УГХ)

УГХ представляет собой улавливание СО₂ из крупных стационарных источников, его транспортировку на соответствующие объекты нагнетания, на которых этот газ закачивается в подземные геологические формации. Улавливание потока газа, представляющего собой преимущественно СО₂, может представлять собой сепарацию из добытого природного газа или дымовых газов, образующихся в результате сжигания органического топлива, используемого для производства энергии или химической продукции. В настоящее время производство электроэнергии приводит к наличию самого обширного числа больших стационарных источников СО₂ (около 40% всех выбросов в результате сжигания органического топлива). Улавливание при производстве электроэнергии может происходить на счет отделения СО₂ от дымового газа с использованием аминовых абсорбентов. В числе альтернативных методов улавливания СО₂ декарбонизация за счет предкамерного горения ,сжигание с использованием кислорода вместо воздуха или сепарация с использованием мембран , твердых адсорбентов или криогеники . Уловленный газ может транспортироваться по трубопроводу высокого давления или танкерами к местам геологического хранения на суше или в море. В наши дни задействовано примерно 3100 км трубопроводов для транспортировки СО₂ , пропускные мощности которых превышают 110 000 тонн СО₂ в год. Транспортированный углекислый газ затем может быть закачан в пласты для хранения. В числе объектов геологического хранения находятся выработанные месторождения природного газа и нефти, засоленные водоносные горизонты и угольные пласты.

Основа управления рисками при расширяющейся роли геологического хранения со2

Безопасность и управление рисками

Безопасное и надёжное хранение СО_{2 -} ключевое требование этой технологии. За последние несколько десятков лет нефтяная промышленность закачала миллионы тонн СО₂ в нефтяные пласты и водоносные горизонты, успешно ведя добычу нефти вторичными методами, обеспечивая хранение углекислого газа и осуществляя отвод газа. Требования безопасности в ходе таких работ обеспечивались с помощью систем управления рисками, использующими данные о характеристике площадки, производственного мониторинга, научное понимание и инженерный опыт. Однако выбросы в результате сгорания ископаемых видов топлива на несколько порядков больше. Для того, чтобы геологическое хранение углекислого газа включило в себя значительную часть выбросов в результате использования органического топлива, необходимо всесторонне рассмотреть риски геологического хранения, с тем, чтобы заложить основу для инженерной, управленческой и нормативной систем в целях обеспечения приемлемой и безопасной работы.

Опыт работы, аналогичной УГХ

Добыча нефти вторичными методами, закачка кислого газа и хранение природного газа дают опыт нагнетания газа в геологические формации. Опыт работ по всем этим направлениям постоянно растет. Наибольшие объемы углекислого газа используются при добыче нефти вторичными методами, примерно около 33 000 тонн газа СО₂ в год, главным образом в Западном Техасе. При таком способе добычи нефти большая доля СО_2, нагнетаемого в целях вытеснения нефти, остается под землей. Оставление СО₂, используемого в этих целях, в нефтяных пластах приносят косвенную пользу этой деятельности, пусть и не преднамеренную. Вторичные методы добычи являются рентабельными в обстоятельствах, которых стоимость извлечения остаточной нефти из зрелого месторождения более чем компенсирует стоимость обеспечения СО₂ и дополнительные, сопряженные с закачкой СО_2. Например, на западе штата Колорадо, США, нагнетание СО₂ в целях повышения нефтеотдачи на месторождении Рэнжли Уебер Сэнд Юнит происходит с октября 1986 года, и накопленные запасы СО₂ на сегодня составляют 22 300 тонн. Экономически эффективное применение вторичных методов нефтеотдачи может принести ценную информацию об управлении геологическим хранением. Например, в ходе реализации проекта повышения нефтеотдачи в Уэйбери, на юге провинции Саскачеван, Канада, была получена подробная информация, оказавшаяся полезной для международного научного сообщества в плане улучшения понимания аспектов геологического хранения. Однако возможности экономически эффективного применения вторичных методов нефтеотдачи останутся ограниченными в сравнении с масштабами глобальных выбросов СО₂.

Геологические объемы

Результаты геологических исследований пористых пород глубоких водоносных горизонтов, нефтяных и газовых систем, и угольных пластов, которые могли бы стать пригодными для геологического хранения СО₂, указывают на объемы пористого пространства в недрах земли и под водой, которые вполне достаточны по сравнению с ресурсами ископаемых видов топлива и количеством СО₂, которое образовалось бы, если бы эти ресурсы были использованы. Какой объем этого порового пространства можно было бы эффективно использовать для хранения СО₂ – это вопрос, находящийся пока еще на стадии эволюции. Проведена обширная работа по описанию нефтяных и газовых систем, и расчеты показали, что истощенные нефтяные и газовые месторождения могли бы принять 920 000 000 тонн СО₂ (45% выбросов от органических видов топлива до 2050 года). Глубокие водоносные горизонты образуют общий класс объектов, возможности которых простираются намного дальше возможностей нефтегазовых коллекторных систем. В целом глубокие водоносные горизонты не очень хорошо описаны, и масштабы их разработки намного отстают от разработки нефтяных систем. Кроме того, есть глубокие не подлежащие разработке угольные пласты, свойства которых позволяют предположить, что они способны адсорбировать СО₂.

Оценка риска и роль мониторинга

Определяются риски: особенно протечки, или потери газа из-за ненадежности покрывающей породы и целостности скважины. Для выбора пластов, подходящих для закачки кислого газа используются данные описания коллекторов. Для руководства работами и выявления отклонений от проектных требований используются данные производственного мониторинга. Данные мониторинга используются также для расширения представления о процессе, являющегося основой геологического хранения CO₂.

Исследования по выбору участка для УГХ

Если идея геологического хранения выбросов будет осуществляться в глобальном масштабе, то потребуется расширенное понимание того, как правильно оценивать и действовать в малознакомых геологических условиях. Разработка обоснованных критериев выбора участка потребует углубления нашего понимания на основе исследований на конкретных примерах, связанных с оценкой риска, описанием участков и анализов целостности скважин. Это позволит нам лучше понять потенциальные проблемы и те геологические характеристики, которые необходимы для безопасного и надежного хранения.