Новая модель физики горных пород повышает надежность сейсмического мониторинга хранения CO₂

Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории представили новую модель физики горных пород, которая позволит получать более полные и практические данные об изменении свойств пород под воздействием диоксида углерода на объектах геологического хранения. Это сделает мониторинг таких хранилищ более надежным. Результаты опубликованы в журнале Communications Earth & Environment.

После улавливания CO₂ закачивается под землю в постоянное геологическое хранилище, предназначенное для предотвращения утечек. Новая модель поможет усовершенствовать эту систему и сократить количество CO₂, способного попасть в атмосферу. «Использование новой модели позволит нам точнее моделировать влияние CO₂ в резервуаре-хранилище не только на изменение скорости продольных волн, но и на изменение скорости поперечных волн», — отметил Ляньцзе Хуан, старший научный сотрудник Лос-Аламоса и соавтор работы.

Преодоление ограничений старой модели

Стандартной практикой для учета поведения CO₂ под землей является модель на основе уравнения Био-Гассмана, описывающего упругость породы, насыщенной флюидом. «Однако этот подход, как показали экспериментальные работы, не учитывает нелинейную зависимость от напряжения и химические реакции, ослабляющие каркас породы», — пояснила ведущий автор исследования Нила Криси. Длительное воздействие CO₂ может влиять на упругие модули породы, вызывая эффекты, которые уравнение Био-Гассмана не в состоянии полностью описать.

Новая модель демонстрирует более значительные изменения упругих свойств, особенно в скорости поперечных волн, по сравнению с прогнозами старой модели. Эти результаты согласуются с лабораторными экспериментами, что повышает надежность учета CO₂ с помощью сейсмического мониторинга.

Значение для безопасного хранения углерода

Усовершенствованная система моделирования позволит ученым точнее отслеживать перемещение CO₂ в подземном резервуаре и своевременно обнаруживать утечки. «Эта новая модель физики горных пород имеет решающее значение для надежного сейсмического мониторинга и количественной оценки CO₂ при геологическом хранении углерода», — подчеркнул Хуан. Поскольку улавливание и хранение углерода является важным инструментом сокращения выбросов парниковых газов, предотвращение утечек из хранилищ критически важно для экологической и человеческой безопасности.