Геомеханика хранения CO2 в глубоких осадочных толщах

В статье представлен обзор геомеханики и моделирования геомеханических процессов, связанных с геологическим захоронением углерода (GCS), с акцентом на размещение в глубоких осадочных толщах, в частности в солёных водоносных пластах. Сначала вводится понятие хранения в глубоких осадочных образованиях, геомеханические процессы и вопросы, связанные с такой эксплуатацией, а также соответствующие инструменты геомеханического моделирования. Далее следует более детальный обзор геомеханических аспектов, включая напряжённо-деформированное состояние пласта и микросейсмичность, целостность скважин, герметичность кровли (капрока) и потенциальную реактивацию разломов с возможными заметными (ощутимыми) сейсмическими событиями. В обзор также интегрированы геомеханические наблюдения на текущих полевых проектах GCS, главным образом на проекте по захоронению CO2 в Ин-Салах в Алжире. Проект Ин-Салах, с инъекцией в относительно тонкий песчаник с низкой проницаемостью, является хорошим аналогом солёных водоносных горизонтов, которые могут использоваться для широкомасштабного GCS в некоторых районах Северо-Западной Европы, Среднего Запада США и Китая. Обсуждаются некоторые уроки, извлечённые в Ин-Салах, связанные с геомеханикой, в том числе то, как мониторинг геомеханических откликов используется для выявления подземных геомеханических изменений и отслеживания перемещений флюидов, и как такой мониторинг и геомеханические анализы привели к предупредительным изменениям параметров инъекции. В последнее время значение геомеханики стало шире признаваться заинтересованными сторонами GCS, особенно в отношении потенциальной индукции заметных (ощутимых) сейсмических событий и их возможного влияния на долгосрочную целостность хранилища CO2, а также на общественное восприятие GCS. Как описано в статье, до настоящего времени ни одного заметного сейсмического события не зарегистрировано ни в одном из текущих проектов по захоронению CO2, хотя геофонами были зафиксированы некоторые неощутимые микросейсмические события. Однако потенциальные будущие коммерческие операции GCS от крупных электростанций потребуют гораздо больших объёмов инъекций. Для таких крупномасштабных инъекций рекомендуется поэтапный подход «обучаемся по ходу», включающий постепенное увеличение скоростей инъекции в сочетании с непрерывным мониторингом геомеханических изменений, а также размещение под многослойным перекрытием для многоуровневой защиты от миграции при возможной неожиданной реактивации глубоких разломов.