評價與開發地質碳儲存造成的地下水含水層中CO2泄漏的修復方案

作者：Ariel Esposito,Sally M. Benson,趙玉軍(翻譯),葛秀珍(校對)

摘要：人們有充分的理由相信，適當選擇和實施二氧化碳（CO2）儲存項目具有長期安全性。然而，CO2從地層泄漏的可能性依然存在，例如，在廢棄井中注入的C02有可能泄漏進入上覆地下含水層。在CO2泄漏事件中，操作者應謹慎、快速地進行補救措施。迄今為止，CO2泄漏修復計劃側重于使用泄漏井的封堵方法。在某些情況下，也可能需要圈閉或去除含水層中泄漏的CO2。鑒于保護飲用水資源和滿足相關許可證要求的重要性，本項研究對一系列假定泄漏情況的多種修復方案進行了分析。本文考慮了3種特定修復目標，即降低含水層中可移動CO2數量、降低含水層中CO2總量以及降低液相CO2濃度。首先，利用多相流模擬器TOUGH2評估控制地下水含水層中泄漏的CO2范圍和形狀的過程與參數；其次，通過系統模擬來鑒定控制CO2提取的多相流動過程與相特性，例如浮力誘導流、毛細管捕集以及CO2溶解和離溶作用。隨后，對比了不同修復方案的效果，包括：（1）通過垂直和水平抽水井去除氣相和液相CO2；（2）注入水以溶解氣相CO2并增大毛細管捕集力；（3）結合多井注入與提取方案。基于本項研究結果，可以得出多種有關不同修復方案效果的結論。首先，如有必要，通過固定和／或提取可有效修復地下水含水層中泄漏的CO2；其次，對于未形成重力舌區域內的小范圍CO2羽而言，通過處于CO2羽中部的單獨垂直井在數年內可去除所有CO2。在形成大范圍重力舌的情況下（在蓋層下圈閉的薄層、大范圍CO2羽），去除CO2羽水平井更加有效，雖然這可能需要10年或更長時間。實際上，在這些情況下，注入水并快速固定和溶解CO2羽可在短期內生成更有效的圈閉。但最有效修復大范圍CO2羽的方案包括結合連續和／或同時多井注入和抽取。在這種情況下，能夠有效圈閉和修復大?

發文機構：Stanford University 不詳

關鍵詞：地下水修復二氧化碳地質儲存

分類號： TE357.61[石油與天然氣工程—油氣田開發工程]