Метод моделирования помогает бороться с изменением климата и увеличивать поставки энергии
Исследователи из Международного института исследований в области углеродно-нейтральной энергетики (I2CNER) Университета Кюсю (Япония) разработали метод моделирования поведения смеси нефти, CO₂ и воды под высоким давлением в подземных пластах. Метод основан на микроскопических изображениях структуры породы и позволяет прогнозировать степень её проницаемости для флюидов. Этот подход поможет выбирать оптимальные места для геологического захоронения углерода (карбона-секвестрации) в истощённых нефтяных резервуарах.
Технология подразумевает закачку CO₂ в форме сверхкритического флюида под высоким давлением. В пласте присутствуют три фазы: CO₂, вода и нефть, что создаёт сложности для моделирования. Учёные применили трёхфазную решётчатую модель Больцмана, чтобы предсказать поведение этих жидкостей с учётом размера и формы пор в породе и степени их насыщенности. Метод также определяет трёхфазную относительную проницаемость горных пород, что в лабораторных условиях сделать крайне сложно и дорого.
«Наш метод может сказать, какие места хранения будут лучшими для секвестрации, показывая, сколько CO₂ и нефти пройдёт через породу на конкретном участке», — поясняет соавтор Такеши Цудзи. Точность метода подтверждена тестированием на 3D-изображении микроструктуры песчаника. Успешное трёхфазное моделирование в естественной породе является значимым достижением, так как предыдущие исследования этого не позволяли.
Точность расчётов критически важна: ошибки в выборе участка могут привести к тому, что CO₂ не пройдёт через породу, а высокое давление вызовет её растрескивание. Это чревато выбросами CO₂ на поверхность или даже诱发 землетрясений. Улучшая эффективность добычи остаточной нефти и повышая рентабельность, метод способствует более широкому внедрению технологии улавливания и захоронения углерода.
Статья «Estimation of three-phase relative permeability by simulating fluid dynamics directly on rock-microstructure images» опубликована в журнале Water Resources Research.