Способ оценки влияния СО на объекты захоронения Российский патент 2024 года по МПК E21F17/16 B65G5/00 G01N33/24 

Изобретение относится к технологии захоронения углекислого газа (CO₂) в геологические (подземные) образования, а именно к способам оценки влияния CO₂ на объекты захоронения (размещения), и может быть использовано при выборе и/или проектировании объектов для подземного размещения CO₂ с целью его длительного хранения.

Известно, что снижение уровня CO₂ в атмосфере является одной из важнейших задач современного мира. Технологии улавливания CO₂ из стационарных источников, таких как электростанции, металлургические предприятия, нефтеперерабатывающие заводы и другие, в также его последующее захоронение в глубокие геологические формации, например, в пористые породы истощенных газовых или нефтяных месторождений, стало одним из наиболее перспективных направлений для снижения темпов негативных климатических изменений.

Поэтому в настоящее время разрабатываются способы захоронения CO₂ в подземные образования. Так, известен способ захоронения техногенного диоксида углерода дымовых газов (Патент РФ RU 2393344 С1, 27.06.2010), заключающийся в том, что проводят бурение не менее одной нагнетательной скважины, вскрывающей верхнюю часть водоносного пласта, и не менее одной добывающей скважины, вскрывающей нижнюю часть водоносного пласта, закачивают дымовой газ в нагнетательную скважину, проводят отбор из добывающей скважины образованной смеси воды и газа, очищенного от диоксида углерода, с последующей сепарацией газа от воды и его утилизацией.

Также известен способ захоронения CO₂ (Патент РФ RU 2583029 C1, 27.04.2016), заключающийся в том, что для закачки СО₂ в геологических структурах выбирают ловушку водоносного пласта с термобарическими параметрами, способствующими длительному захоронению СО₂ в жидком агрегатном состоянии, бурят скважины в купольной части структуры ловушки, после чего начинают закачивать жидкий СО₂ в центральные скважины, при этом контроль за герметичностью по латерали ловушки осуществляют посредством наблюдательных скважин, а по вертикали ловушки - посредством расположенных на вышезалегающих горизонтах контрольных скважин. Для длительного хранения СО₂ выбирают ловушки как водоносных пластов, так и истощенных месторождений углеводородов, таких как, например, нефтегазовое, или газовое, или газоконденсатное месторождение.

Описанные выше технические решения направлены в большей степени на раскрытие процесса захоронения CO₂ в подземные образования и не описывают этапы предварительной оценки влияния CO₂ на объекты захоронения. Соответственно, общим недостатком описанных выше способов является отсутствие в них этапов предварительных лабораторных исследований хранилищ, или каких-либо оценок, направленных на выявление возможных рисков, реализуемых после закачки CO₂. Например, после закачки CO₂ в подземное образование может происходить растворение его компонентов из-за воздействия CO₂ на породу-коллектор, что впоследствии может привести к изменению его текстуры и проницаемости, что, в свою очередь, может привести к последующей утечке CO₂ при продолжительных сроках его хранения.

В этой связи повышенный интерес со стороны исследователей вызывают способы оценки влияния CO₂ на объекты захоронения, осуществляемые перед закачкой CO₂ в подземные образования. Так, известен способ оценки потенциала геологического хранения CO₂ (Патент Китая №103544361 В, опубликован 08.08.2016), при котором осуществляют сбор геологических данных нефтяного месторождения (данные бурения, данные каротажа, данные анализа керна), затем создают трехмерную геологическую модель хранилища CO₂ на основе каротажа скважин и комплексного геологического анализа, после чего осуществляют моделирование размещения CO₂ с выявлением каналов возможных утечек CO₂, используя динамические данные разработки месторождения с адаптацией на историю.

Преимуществом известного способа, относительно описанных выше решений, является наличие в нем операций сбора и учета геологических данных. Однако описанное техническое решение не раскрывает этапность предварительных лабораторных исследований подземного хранилища CO₂ с целью выявление возможных рисков, реализуемых после закачки CO₂, что является существенным недостатком. Таким образом, не представляется возможным точно оценить влияние выпадения минеральных солей, асфальтенов и других загрязнений из нефти на фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) пород. Это приводит к трудностям в интерпретации данных и адаптации гидродинамической модели, что в конечном итоге приводит к ошибочным результатам в анализе данных о распределении CO₂ по разрезу и площади хранилища, что, в свою очередь, может привести к последующей утечке CO₂ при продолжительных сроках его хранения.

Также известен способ утилизации диоксида углерода (Патент РФ RU 2514076 C1, 27.04.2014), принятый за прототип, согласно которому выделяют подземный водоносный пласт, определяют в выделенном пласте по меньшей мере одну локальную ловушку, осуществляют подготовку выбранного водоносного пласта и локальной ловушки к промышленному использованию с определением в выделенном пласте химического состава воды, а также пород по образцам горных пород - керну, закачивают в выделенный пласт диоксид углерода по меньшей мере через одну нагнетательную скважину. При подготовке водоносного пласта и локальной ловушки осуществляют: сбор необходимых сведений о состоянии объектов исследования, создание 3D геологической и гидродинамической моделей, адаптацию 3D гидродинамической модели к фактическим данным. Также определяют полный химический состав воды в пласте и образцов породы - керна на предмет возможного использования ингредиентов для реализации предложенного способа. В частности, определяют в составе воды и керне - железа и других химических элементов.

Недостатком известного технического решения является низкий уровень предварительной оценки влияния CO₂ на объекты захоронения, в частности отсутствуют, например, этапы способа при которых осуществляют керновые исследования до закачки CO₂ и после закачки CO₂, а также этапы оценки влияния CO₂ на ФЕС коллектора. Описанные недостатки могут привести к снижению приемистости скважин, а также к утечке CO₂ из хранилища после его закачки при продолжительных сроках хранения CO₂, например, из-за несоблюдения режима закачки.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в необходимости повышения эффективности и точности оценки влияния CO₂ на объекты захоронения перед его закачкой путем совершенствования способа оценки влияния CO₂ на объекты захоронения.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении эффективности и точности оценки влияния CO2 на объекты захоронения перед его закачкой.

Указанный технический результат достигается для способа оценки влияния CO₂ на объекты захоронения, при котором осуществляют:

- исследование керна первичного резервуара закачки, включающее

петрофизические исследования, по меньшей мере определение открытой пористости по газу и/или определение абсолютной проницаемости по газу;

геомеханические исследования, по меньшей мере определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии;

фильтрационные исследования, по меньшей мере определение абсолютной проницаемости по воде и/или определение коэффициента вытеснения воды газом и/или определение относительных фазовых проницаемостей в системе вода - газ и/или определение критической газонасыщенности в системе вода - газ;

- закачку CO₂ в керн первичного резервуара закачки;

- исследование керна первичного резервуара закачки после закачки CO₂, включающее

петрофизические исследования, по меньшей мере определение открытой пористости по газу и/или определение абсолютной проницаемости по газу;

геомеханические исследования, по меньшей мере определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии;

фильтрационные исследования, по меньшей мере определение абсолютной проницаемости по воде и/или определение коэффициента вытеснения воды газом и/или определение относительных фазовых проницаемостей в системе вода - газ и/или определение критической газонасыщенности в системе вода - газ;

- исследование керна первичной покрышки, включающее

петрофизические исследования, по меньшей мере определение открытой пористости по газу и/или определение абсолютной проницаемости по газу;

геомеханические исследования, по меньшей мере определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии;

определение входного капиллярного давления;

- оценку параметров размещения CO₂, по меньшей мере определение доли защемленного и растворенного CO₂, при которой осуществляют построение геологической и/или гидродинамической и/или геомеханической моделей объекта размещения;

- оценку динамики распространения CO₂ в объекте размещения при которой осуществляют построение геологической и/или гидродинамической и/или геомеханической моделей объекта размещения;

- оценку надежности размещения CO₂ в объекте размещения при которой осуществляют построение геологической и/или гидродинамической и/или геомеханической моделей объекта размещения;

- при наличии условий для потери герметичности объекта размещения по CO₂ оцениваемый объект размещения не рекомендуют для хранения CO₂.

Под объектом размещения следует понимать комплекс надземных, подземных сооружений и оборудования, обеспечивающий размещение CO₂ в недрах, в пределах недр, представленного в пользование. В состав объекта размещения входит по меньшей мере:

- первичный резервуар, предназначенный для размещения (захоронения) CO₂, под которым подразумевают, например, водоносные горизонты (пласты-коллекторы) или пласты-коллекторы месторождений углеводородного сырья, обеспечивающие размещение и длительное геологическое хранение CO₂ в пластовых и заданных термобарических условиях.

- первичная покрышка, под которой следует понимать слабопроницаемые породы (глины, мергели, аргиллиты, галогенные породы), залегающие над первичным резервуаром закачки и/или под первичным резервуаром закачки и изолирующие его от первичного резервуара;

- фонд скважин (например, эксплуатационных, нагнетательных, контрольных, наблюдательных).

В некоторых случаях в состав объекта размещения входит также вторичный резервуар, вторичная покрышка, которые в одном из вариантов осуществления изобретения, могут также подвергаться исследованиям.

Согласно заявленному способу при его реализации осуществляют исследование керна первичного резервуара до закачки в него CO₂ и после закачки CO₂. Первичный резервуар закачки CO₂ в геологическом (подземном) образовании это резервуар, обладающий достаточной проницаемостью и емкостью для хранения большого объема CO₂, в который закачивают CO₂ через скважину или скважины при его захоронении. Исследования керна первичного резервуара обусловлены важностью определения его емкости и проницаемости, поведения CO₂ в подземных образованиях, например, из-за изменения свойств породы при взаимодействии с CO₂, определения потенциальных рисков, например, возникновение трещин или снижение проницаемости.

Исследования керна первичного резервуара до закачки в него CO₂ и после закачки CO₂, включают в себя петрофизические исследования, такие как определение открытой пористости по газу и/или определение абсолютной проницаемости по газу; геомеханические исследования, такие как определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии (UCS) и фильтрационные исследования, такие как определение абсолютной проницаемости по воде и/или определение коэффициента вытеснения воды газом и/или определение относительных фазовых проницаемостей в системе «вода - газ» и/или определение критической газонасыщенности в системе «вода - газ».

Петрофизические исследования, такие как определение открытой пористости по газу и/или определение абсолютной проницаемости по газу, проводят для оценки емкости первичного резервуара геологического образования. Определение открытой пористости по газу позволяет оценить объем порового пространства в горной породе, которое способно содержать газы, в частности CO₂. Определение абсолютной проницаемости по газу помогает определить способность породы пропускать газ, в частности CO₂. Оба типа исследований могут быть проведены с использованием фильтрационной установки.

Геомеханические исследования, такие как определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии (UCS), проводят для оценки механической стабильности первичного резервуара геологического образования. Определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии (UCS) проводят для определения механической прочности керна при одноосном сжатии с целью оценки устойчивости керна к деформации и разрушению под действием сил сжатия.

Фильтрационные исследования, такие как определение абсолютной проницаемости по воде и/или определение коэффициента вытеснения воды газом и/или определение относительных фазовых проницаемостей в системе «вода - газ» и/или определение критической газонасыщенности в системе «вода - газ», проводят для изучения проницаемости горных пород, что позволяет оценить способность материала пропускать жидкость или газ, в частности, CO₂. Определение абсолютной проницаемости керна по воде является одним из методов исследования породы для оценки ее способности пропускать поток жидкости. Измерение абсолютной проницаемости керна по воде позволяет оценить физические свойства породы, ее изменение позволяет оценить степень влияния CO₂ на породу. Определение относительных фазовых проницаемостей в системе «вода - газ» осуществляют для оценки пропускающей способности породы одной фазы по сравнению с другой. Определение критической газонасыщенности в системе «вода - газ» осуществляют для определения насыщенности газа, которая останется защемлена (иммобилизована) в пласте.

Согласно заявленному способу при его реализации на следующем этапе осуществляют закачку CO₂ в керн первичного резервуара закачки и проводят описанный выше перечень исследований с целью выявления изменений упомянутых параметров, проявляемых вследствие влияния CO₂ на керн первичного резервуара закачки.

Описанный перечень исследований, проводимый до закачки CO₂ в первичный резервуар и после закачки CO₂ в первичный резервуар, позволяет повысить эффективность и точность оценки влияния CO₂ на объекты захоронения перед его закачкой, поскольку в этом случае получаем результаты, позволяющие оценить влияние CO₂ на перечисленный выше перечень параметров, что в конечном итоге позволяет предотвратить, например, утечку CO₂ из хранилища после его закачки при продолжительных сроках хранения CO₂, например, из-за несоблюдения режима закачки.

Согласно заявленному способу при его реализации также осуществляют исследование керна первичной покрышки, включающее петрофизические исследования, такие как определение открытой пористости по газу и/или определение абсолютной проницаемости по газу; геомеханические исследования, такие как определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии (UCS)) и определение входного капиллярного давления.

Под первичной покрышкой следует понимать слабопроницаемые породы (глины, мергели, аргиллиты, галогенные породы), залегающие над первичным резервуаром закачки и/или под первичным резервуаром закачки и изолирующие его от первичного резервуара. Петрофизические исследования первичной покрышки, такие как определение открытой пористости по газу и/или определение абсолютной проницаемости по газу, проводят для оценки ее проницаемости по газу с целью установить величину давления, когда газ сможет фильтроваться через нее. Определение открытой пористости по газу позволяет оценить объем порового пространства в горной породе, которое способно содержать газы, в частности CO₂. Определение абсолютной проницаемости по газу помогает определить способность породы пропускать газ, в частности CO₂. Геомеханические исследования, такие как определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии (UCS), проводят для оценки механической стабильности первичной покрышки.

Согласно заявленному способу после проведения лабораторных исследований осуществляют оценку параметров размещения CO₂, по меньшей мере определение доли защемленного и растворенного CO₂. В одном из вариантов осуществления изобретения при оценке параметров размещения CO₂ дополнительно могут определять общий объем размещения, площадь участка, вклад механизмов размещения, потенциал приемистости скважины. Оценку параметров размещения CO₂ могут осуществлять посредством построения геологической и/или гидродинамической и/или геомеханической моделей объекта захоронения, а также расчетными методами.

Согласно заявленному способу после проведения лабораторных исследований осуществляют оценку динамики распространения CO₂ в объекте размещения. Оценку динамики распространения CO₂ в объекте размещения могут осуществлять посредством построения геологической и/или гидродинамической и/или геомеханической моделей объекта захоронения, а также расчетными методами.

Согласно заявленному способу после поведения лабораторных исследований осуществляют оценку надежности размещения CO₂ в объекте размещения. Оценку надежности размещения CO₂ в объекте размещения могут осуществлять посредством построения геологической и/или гидродинамической и/или геомеханической моделей объекта захоронения, а также расчетными методами.

В одном из вариантов осуществления изобретения дополнительно могут проводить предварительное исследование керна первичного резервуара закачки и/или керна первичной покрышки, а именно, могут выполнять гамма-каротаж и/или круговое сканирование и/или рентгеновскую томографию и/или скретчирование и/или определение профильной проницаемости. Гамма-каротаж позволяет оценить гамма-излучение, которое испускают различные элементы в керне первичного резервуара закачки и/или первичной покрышки, что позволяет, например, определить геологический состав, выявить минеральные отложения. Рентгеновская томография используется для создания трехмерных изображений структуры керна, что позволяет более точно определить форму и размеры объекта, а также выявить возможные проникающие повреждения. Скретчирование позволяет оценить физическую прочность материала и его способность сопротивляться разрушению. Определение профильной проницаемости позволяет оценить проницаемость керна для различных направлений потока флюидов.

В одном из вариантов осуществления изобретения дополнительно могут проводить литологические исследования керна первичного резервуара закачки и/или керна первичной покрышки с целью получения информации о геологическом составе и структуре пород. При проведении литологических исследований могут выполнять гранулометрический анализ и/или рентгенофазовый анализ и/или сканирующую электронную микроскопию во вторичных электронах (SE) и/или сканирующую электронную микроскопию в обратно-отраженных электронах (BSE) и/или сканирующую электронную микроскопию с энергодисперсионным спектрометром (EDS) и/или рентгеновскую микротомографию.

В одном из вариантов осуществления изобретения петрофизические исследования керна первичного резервуара закачки и керна первичной покрышки дополнительно могут включать определение открытой пористости по воде и расчет объемной и минералогической плотностей и/или определение капиллярных свойств на полупроницаемой мембране в нормальных условиях и/или определение электрических свойств в нормальных условиях и/или определение акустических свойств в нормальных условиях и/или определение акустических свойств в пластовых условиях и/или определение электрических свойств в нормальных условиях и/или капилляриметрические исследования в нормальных условиях и/или капилляриметрические исследования в пластовых условиях для системы «модель пластовой воды - CO₂» и/или определение динамики открытой пористости по газу в результате воздействия CO₂ и/или определение динамики абсолютной проницаемости по газу и/или ртутная порометрия.

В одном из вариантов осуществления изобретения геомеханические исследования керна первичного резервуара закачки и керна первичной покрышки дополнительно могут включать определение предела прочности при растяжении (TSTR) и/или определение упруго-прочностных свойств при одностадийном многоосном сжатии (CCS) и/или определение упруго-прочностных свойств при многостадийном многоосном (объемном) сжатии (MTXS) и/или определение трещиностойкости и/или определение сжимаемости горных пород и порового пространства и/или определение пороупругой константы Био и/или эксперимент на толстостенном цилиндре.

В одном из вариантов осуществления изобретения дополнительно могут проводить теплофизические исследования керна первичного резервуара закачки и/или керна первичной покрышки с целью изучения теплоотдачи и теплопроводности керна, определения его термической стабильности. При проведении теплофизических исследований могут определять удельную теплоемкость и/или определять коэффициент теплового расширения и/или определять теплопроводность.

В одном из вариантов осуществления изобретения при проведении фильтрационных исследований керна первичного резервуара закачки и керна первичной покрышки дополнительно могут определять коэффициент вытеснения углеводородов CO₂ и/или определение относительных фазовых проницаемостей в системе углеводороды CO₂.

В одном из вариантов осуществления изобретения дополнительно могут проводить исследования состава и свойств пластовых флюидов с целью определения, например, их состава, вязкости, плотности.

В одном из вариантов осуществления изобретения могут дополнительно приводить исследование вторичного резервуара. Под вторичным резервуаром следует понимать второй резервуар, предназначенный для размещения (захоронения) CO₂, под которым подразумевают, например, водоносные горизонты (пласты-коллекторы) или пласты-коллекторы месторождений углеводородного сырья, обеспечивающие размещение и длительное геологическое хранение CO₂ в пластовых и заданных термобарических условиях. Исследования вторичного резервуара могут включать литологические исследования керна и/или петрофизические исследования керна и/или исследования состава и свойств пластовых флюидов.

В одном из вариантов осуществления изобретения могут дополнительно приводить исследование вторичной покрышки. Под вторичной покрышкой следует понимать, под которой следует понимать слабопроницаемые породы (глины, мергели, аргиллиты, галогенные породы), залегающие над вторичным резервуаром закачки и изолирующие его

от вторичного резервуара. Исследования вторичной покрышки могут включать литологические исследования керна.

В одном из вариантов осуществления изобретения могут дополнительно приводить исследования цементного камня скважины, через которую может быть закачан CO₂. Исследования цементного камня скважины могут включать петрофизические исследования и/или геомеханические исследования и/или исследование динамики петрофизических и механических свойств при воздействии CO₂.

В одном из вариантов осуществления изобретения могут дополнительно приводить исследования трубной стали скважины, через которую может быть закачан CO₂ в объект размещения. Исследования трубной стали могут включать оценку ее коррозионной устойчивости при воздействии CO₂ в пластовых условиях.

Предложенная совокупность признаков заявляемого способа направлена на повышение эффективности и точности оценки влияния CO₂ на объекты размещения перед его закачкой с целью максимальной эффективности последующего захоронения CO₂ в геологические (подземные) образования при исключении его последующей утечки при продолжительных сроках его хранения.

Изобретение поясняется следующими фигурами.

На Фиг. 1 показана схема объекта размещения, где 1 первичный резервуар закачки, 2 первичная покрышка, 3 вторичный резервуар, 4 вторичная покрышка, 5 скважина.

На Фиг. 2 показаны результаты геомеханических исследований первичного резервуара, отражающие предел прочности керна первичного резервуара при одноосном сжатии до воздействия CO₂ и после воздействия CO₂.

На Фиг. 3 показаны результаты геомеханических исследований первичного резервуара, отражающие модуль деформации керна первичного резервуара при одноосном сжатии до воздействия CO₂ и после воздействия CO₂.

На Фиг. 4 показаны результаты геомеханических исследований первичного резервуара, отражающие коэффициент поперечной деформации керна первичного резервуара при одноосном сжатии до воздействия CO₂ и после воздействия CO₂.

На Фиг. 5 показаны результаты геомеханических исследований первичного резервуара, отражающие динамический модуль Юнга керна первичного резервуара при одноосном сжатии до воздействия CO₂ и после воздействия CO₂.

На Фиг. 6 показаны результаты геомеханических исследований первичного резервуара, отражающие динамический коэффициент Пуассона керна первичного резервуара при одноосном сжатии до воздействия CO₂ и после воздействия CO₂.

На Фиг. 7 показана динамика изменения коэффициента вытеснения от кумулятивного объема закачки.

На Фиг. 8 показан график изменения относительной фазовой проницаемости в системе «вода - газ».

На Фиг. 9 показана динамика перепада и расхода в процессе проведения эксперимента.

На Фиг. 10 показана динамика фазовой проницаемости по воде при фильтрации пластовой и насыщенной CO₂ вод.

На Фиг. 11 показаны доля защемленного CO₂ (черная линия) и растворенного CO₂ (зеленая линия) от общего CO₂.

На Фиг. 12 показана совмещенная геомеханическая-гидродинамическая модель с утечкой через трещину.

На Фиг. 13 показана совмещенная геомеханическая-гидродинамическая модель с отсутствием условий для возникновения утечки через трещину.

Для иллюстрации возможности реализации способа и более полного понимания сути изобретения ниже представлен частный пример реализации способа оценки влияния CO₂ на объект размещения (месторождение Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции), схематично представленный на Фиг. 1. Пример может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.

Согласно предложенному способу, на первом этапе было проведено исследование керна первичного резервуара закачки до закачки CO₂, включающее петрофизические исследования, такие как определение открытой пористости по газу (пористость равна 18,76% об.) и определение абсолютной проницаемости по газу (проницаемость с поправкой Клинкенберга равна 12,67, мД).

Также были проведены геомеханические исследования, такие как определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии, в результате которых получены зависимости предела прочности при одноосном сжатии (Фиг. 2), модуля деформации при одноосном сжатии (Фиг. 3), коэффициента поперечной деформации при одноосном сжатии (Фиг. 4), динамического модуля Юнга при одноосном сжатии (Фиг. 5), динамического коэффициента Пуансона при одноосном сжатии (Фиг. 6).

Также были проведены фильтрационные исследования, в частности был определен коэффициент вытеснения воды газом (CO₂), результаты представлены на Фиг. 7, а именно динамика изменения коэффициента вытеснения от кумулятивного объема закачки CO₂. Также были определены относительные фазовые проницаемости в системе вода - газ (CO₂) (Фиг. 8), результаты проницаемости керновой модели по влажному CO₂ представлены в таблице 1.

Согласно заявленному способу на следующем этапе была проведена закачка CO₂ в керн первичного резервуара закачки следующим образом. Провели закачку в керн пластовой воды, затем провели первую закачку воды, насыщенной CO₂, после чего провели вторую закачку воды, насыщенной CO₂, затем вновь провели закачку пластовой воды. Динамика перепада и расхода закачки представлена на Фиг. 9.

Согласно заявленному способу после закачки CO₂ были проведены исследование керна первичного резервуара закачки, включающее петрофизические исследования, такие как определение открытой пористости по газу (пористость равна 18,74% об.) и определение абсолютной проницаемости по газу (проницаемость с поправкой Клинкенберга равна 8,62, мД). Результаты показали, что данные по пористости остались неизменны (с учетом погрешности измерительного оборудования), а абсолютная проницаемость по газу уменьшилась на 32%, что говорит о наличии влияния CO₂ на структуру порового пространства первичного резервуара закачки.

Также были проведены геомеханические исследования, такие как определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии, в результате которых получены зависимости предела прочности при одноосном сжатии (Фиг. 2), модуля деформации при одноосном сжатии (Фиг. 3), коэффициента поперечной деформации при одноосном сжатии (Фиг. 4), динамического модуля Юнга при одноосном сжатии (Фиг. 5), динамического коэффициента Пуансона при одноосном сжатии (Фиг. 6). Результаты геомеханических исследований представлены на совмещенных зависимостях до закачки CO₂ и после закачки CO₂ Исследования показали, что геомеханические свойства пород первичного резервуара закачки не изменились, то есть влияния CO₂ на упруго-прочностные свойства первичного резервуара закачки не зафиксированы.

Также были проведены фильтрационные исследования, в частности были определены относительные фазовые проницаемости в системе вода - газ (Фиг. 10)

Согласно заявленному способу на следующем этапе была исследована первичная покрышка, в частности была определена абсолютная проницаемость по газу, равная О, поскольку проведенные исследования не выявили проницаемости в первичной покрышке до давления 350 бар, что является максимальным давлением закачки.

После чего проведены геомеханические исследования первичной покрышки, такие как определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии, из которых установлено что значения предела прочности при одноосном сжатии составляет от 48,4 до 50,1 МПа, что позволяет закачивать CO₂ с давлением 350 бар.

После чего, на следующем этапе было определено входное капиллярное давление, составляющее не менее 350 бар.

Согласно заявленному способу на следующем этапе была проведена оценка параметров размещения CO₂. В частности, была определена доля защемленного CO₂ (черная линия) и растворенного CO₂ (зеленая линия), количество мобильного CO₂ (синяя линия) (Фиг. 11).

Согласно заявленному способу на следующем этапе была проведена оценка параметров размещения CO₂, в ходе которой была построена гидродинамическая модель (фиг.12), по которой был сделан вывод о перемещении CO₂ по верхней части коллектора, а также о высокой доле гидродинамически защемленного CO₂, равного 30%.

Согласно заявленному способу на следующем этапе была проведена оценка надежности размещения CO₂ в объекте размещения посредством построения совмещенной геомеханическо-гидродинамической модели (фиг. 13), исходя из которой установлено, что отсутствуют условия для разрушения первичного резервуара при параметрах закачки 350 бар на забое исходя из чего можно сделать вывод, что оцениваемое хранилище может быть рекомендовано для долгосрочного хранения CO₂.

Таким образом обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности и точности оценки влияния CO₂ на объекты захоронения перед его закачкой.

Изобретение относится к технологии захоронения углекислого газа (СО₂) в геологические подземные образования, а именно к способам оценки влияния СО₂ на объекты захоронения размещения, и может быть использовано при выборе и/или проектировании объектов для подземного размещения СО₂ с целью его длительного хранения. Способ оценки влияния СО₂ на объекты захоронения включает исследование керна первичного резервуара закачки, включающее петрофизические исследования, геомеханические исследования, фильтрационные исследования; закачку углекислого газа в керн первичного резервуара закачки и исследование керна первичного резервуара закачки после закачки углекислого газа, включающее петрофизические исследования, геомеханические исследования, фильтрационные исследования; исследование керна первичной покрышки, включающее петрофизические исследования, геомеханические исследования, определение входного капиллярного давления; оценку параметров размещения СО₂; оценку динамики распространения СО₂ в объекте размещения; оценку надежности размещения СО₂ в объекте размещения. Технический результат заключается в повышении эффективности и точности оценки влияния СО₂ на объекты захоронения перед его закачкой. 21 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл.

1. Способ оценки влияния СО₂ на объекты размещения, при котором осуществляют:

- исследование керна первичного резервуара закачки, включающее

петрофизические исследования, по меньшей мере определение открытой пористости по газу и/или определение абсолютной проницаемости по газу;

геомеханические исследования, по меньшей мере определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии;

фильтрационные исследования, по меньшей мере определение абсолютной проницаемости по воде и/или определение коэффициента вытеснения воды газом и/или определение относительных фазовых проницаемостей в системе вода - газ и/или определение критической газонасыщенности в системе вода - газ;

- закачку СО₂ в керн первичного резервуара закачки;

- исследование керна первичного резервуара закачки после закачки СО₂, включающее петрофизические исследования, по меньшей мере определение открытой пористости по газу и/или определение абсолютной проницаемости по газу;

геомеханические исследования, по меньшей мере определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии;

фильтрационные исследования, по меньшей мере определение абсолютной проницаемости по воде и/или определение коэффициента вытеснения воды газом и/или определение относительных фазовых проницаемостей в системе вода - газ и/или определение критической газонасыщенности в системе вода - газ;

- исследование керна первичной покрышки, включающее

петрофизические исследования, по меньшей мере определение открытой пористости по газу и/или определение абсолютной проницаемости по газу;

геомеханические исследования, по меньшей мере определение упруго-прочностных свойств при одноосном сжатии;

определение входного капиллярного давления;

- оценку параметров размещения СО₂, по меньшей мере определение доли защемленного и растворенного СО₂, при которой осуществляют построение геологической и/или гидродинамической и/или геомеханической моделей объекта размещения;

- оценку динамики распространения СО₂ в объекте размещения, при которой осуществляют построение геологической и/или гидродинамической и/или геомеханической моделей объекта размещения;

- оценку надежности размещения СО₂ в объекте размещения, при которой осуществляют построение геологической, и/или гидродинамической, и/или геомеханической моделей объекта размещения;

- при наличии условий для потери герметичности объекта размещения по СО₂ оцениваемый объект размещения не рекомендуют для хранения СО₂.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно проводят предварительное исследование керна первичного резервуара закачки и/или керна первичной покрышки.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что выполняют гамма-каротаж, и/или круговое сканирование, и/или рентгеновскую томографию, и/или скретчирование, и/или определение профильной проницаемости.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно проводят литологические исследования керна первичного резервуара закачки и/или керна первичной покрышки.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что литологические исследования включают гранулометрический анализ, и/или рентгенофазовый анализ, и/или сканирующую электронную микроскопию во вторичных электронах, и/или сканирующую электронную микроскопию в обратно-отраженных электронах, и/или сканирующую электронную микроскопию с энерго-дисперсионным спектрометром, и/или рентгеновскую микротомографию.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что петрофизические исследования керна первичного резервуара закачки и керна первичной покрышки дополнительно включают определение открытой пористости по воде и расчет объемной и минералогической плотностей, и/или определение капиллярных свойств на полупроницаемой мембране в нормальных условиях, и/или определение электрических свойств в нормальных условиях, и/или определение акустических свойств в нормальных условиях, и/или определение акустических свойств в пластовых условиях, и/или определение электрических свойств в нормальных условиях, и/или капилляриметрические исследования в нормальных условиях, и/или капилляриметрические исследования в пластовых условиях для системы модель пластовой воды - СО₂, и/или определение динамики открытой пористости по газу в результате воздействия СО₂, и/или определение динамики абсолютной проницаемости по газу, и/или ртутная пирометрия.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что геомеханические исследования керна первичного резервуара закачки и керна первичной покрышки дополнительно включают определение предела прочности при растяжении, и/или определение упруго-прочностных свойств при одностадийном многоосном сжатии, и/или определение упруго-прочностных свойств при многостадийном многоосном сжатии, и/или определение трещиностойкости, и/или определение сжимаемости горных пород и порового пространства, и/или определение пороупругой константы Био, и/или эксперимент на толстостенном цилиндре.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно проводят теплофизические исследования керна первичного резервуара закачки и/или керна первичной покрышки.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что теплофизические исследования включают определение удельной теплоемкости, и/или определение коэффициента теплового расширения, и/или определение теплопроводности.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрационные исследования керна первичного резервуара закачки и керна первичной покрышки дополнительно включают определение коэффициента вытеснения углеводородов СО₂ и/или определение относительных фазовых проницаемостей в системе углеводороды - CO₂.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно проводят исследования состава и свойств пластовых флюидов.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что исследования состава и свойств пластовых флюидов включают PVT исследования пробы пластовой воды, и/или определение состава и свойств пластовой воды, и/или растворимость CO₂ в модели пластовой воды, и/или определение зависимости удельного электрического сопротивление воды от количества растворенного в ней CO₂, и/или PVT исследования пробы пластовых углеводородов, и/или эксперимент на набухание нефти при воздействии CO₂.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае когда в состав объекта размещения входит вторичный резервуар, дополнительно приводят исследования вторичного резервуара.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что исследования вторичного резервуара включают литологические исследования керна, и/или петрофизические исследования керна, и/или исследования состава и свойств пластовых флюидов.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что дополнительно проводят исследования вторичной покрышки вторичного резервуара.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что исследования вторичной покрышки включают литологические исследования керна.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно приводят исследования цементного камня скважины, через которую может быть закачан СО₂ в объект размещения.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что исследования цементного камня скважины включают петрофизические исследования, и/или геомеханические исследования, и/или исследование динамики петрофизических и механических свойств при воздействии СО₂.

19. Способ по п.17, отличающийся тем, что дополнительно приводят исследования трубной стали скважины, через которую может быть закачан СО₂ в объект размещения.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что исследования трубной стали включают оценку ее коррозионной устойчивости при воздействии СО₂ в пластовых условиях.

21. Способ по п.1, отличающийся тем, что при оценке параметров размещения СО₂ дополнительно определяют общий объем размещения, площадь участка, вклад механизмов размещения.

22. Способ по п.1, отличающийся тем, что при оценке параметров размещения СО₂ дополнительно определяют потенциал приемистости скважины, через которую может быть закачан СО₂ в объект размещения.