Региональная нефтяная геология
| Статья № 43_2023 | дата поступления в редакцию 20.10.2023 подписано в печать 28.11.2023 |
| 18 с. | Калачева Л.П., Иванова И.К., Портнягин А.С., Иванов В.К., Аргунова К.К., Бубнова А.Р. |
| Оценка возможности захоронения углекислого газа в гидратном состоянии в подмерзлотных водоносных горизонтах Вилюйской синеклизы | |
| Представлены результаты экспериментальных исследований процессов образования и разложения гидратов диоксида углерода в пористых средах с различным типом засоленности методом дифференциально-термического анализа. Получены равновесные условия гидратообразования диоксида углерода в пористых средах, засоленных растворами гидрокарбоната и хлорида натрия, концентрация которых соответствует составу и минерализации пластовых вод подмерзлотных водоносных горизонтов Вилюйской синеклизы. Проведена оценка границ зоны стабильности гидрата диоксида углерода на примере геологоразведочной площади 15-Кенкеменская. Установлено, что в зависимости от глубины и термобарических условий процессы гидратообразования могут протекать из воды (льда) и газообразного и жидкого диоксида углерода. Ключевые слова: гидрат диоксида углерода, пористая среда, равновесные условия гидратообразования, зона стабильности гидрата диоксида углерода, подмерзлотные водоносные горизонты, гидрокарбонат натрия, хлорид натрия, Вилюйская синеклиза. |
|
| ссылка на статью обязательна | Калачева Л.П., Иванова И.К., Портнягин А.С., Иванов В.К., Аргунова К.К., Бубнова А.Р. Оценка возможности захоронения углекислого газа в гидратном состоянии в подмерзлотных водоносных горизонтах Вилюйской синеклизы // Нефтегазовая геология. Теория и практика. - 2023. - Т.18. - №4. - http://www.ngtp.ru/rub/2023/43_2023.html EDN: DLKKNY |
Литература
Воды нефтяных и газовых месторождений СССР: справочник / Под ред. Л.М. Зорькина. - Москва: Недра, 1989. - 382 с.
Воронов В.П., Городецкий Е.Е., Муратов А.Р., Поднек В.Э., Григорьев Б.А. Равновесные свойства гидрата двуокиси углерода в пористых средах // Вести газовой науки. - 2014. - №2(18). - С. 135-149.
Геология СССР / Гл. ред. Е.А. Козловский. Т. XVIII. Якутская АССР. Полезные ископаемые. Ред. тома Ю.В. Архипов. - М.: «Недра», 1979. - 411 с.
Грубов Л.А., Славин В.И. Сравнительная оценка гидрогеологических условий различных районов Якутского артезианского бассейна в связи с нефтегазоносностью // Гидрогеологические исследования в нефтегазоносных районах. - Л.: Изд-во ВНИГРИ, 1971. - С. 184-203.
Дучков А.Д., Железняк М.Н., Соколова Л.С., Семенов В.П. Зоны стабильности гидратов метана и диоксида углерода в осадочном чехле Вилюйской синеклизы // Криосфера Земли. - 2019. - Т. XXIII. - № 6. - C. 19-26.
Дучков А.Д., Соколова Л.С., Аюнов Д.Е., Пермяков М.Е. Оценка возможности захоронения углекислого газа в криолитозоне Западной Сибири // Криосфера Земли. - 2009. - Т. XIII. - № 4. - C. 62-68.
Железняк М.Н., Семенов В.П. Геотемпературное поле и криолитозона Вилюйской синеклизы. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2020. - 123 с.
Истомин В.А., Якушев В.С. Газовые гидраты в природных условиях. - Москва: Недра, 1992. - 235 с.
Корзун А.В., Ступакова А.В., Харитонова Н.А., Пронина Н.В., Макарова Е.Ю., Вайтехович А.П., Осипов К.О., Лопатин А.Ю., Асеева А.В., Карпушин М.Ю., Сауткин Р.С., Перегудов Ю.Д., Большакова М.А., Ситар К.А., Редькин А.С. Применимость природных геологических объектов для хранения, захоронения и утилизации углекислого газа (обзор) // Георесурсы. - 2023. - Т. 25. - №. 2. - С. 22-35. DOI: 10.18599/grs.2023.2.2
Намиот А.Ю. Растворимость газов в воде. - Москва: Недра, 1991. - 167 c.
Осипов А.В., Мустаев Р.Н., Монакова А.С., Бондарева Л.И., Данцова К.И. Механизмы и варианты утилизации и захоронения углекислого газа в недрах // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 2022. - №. 4. - С. 40-53. DOI: 10.32454/0016-7762-2022-64-4-40-53
Переверзева С.А., Коносавский П.К., Тудвачев А.В., Хархордин И.Л. Захоронение промышленных выбросов углекислого газа в геологические структуры // Вестник Санкт-Петербургского университета. - 2014. - Сер. 7. - Вып. 1. - С. 5-21.
Попов С.Н. Проявление механико-химических эффектов при экспериментальных исследованиях изменения упругих и фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов под воздействием фильтрации воды, насыщенной углекислым газом // Актуальные проблемы нефти и газа. - 2021. - Вып. 2(33). - С. 3-14.
Справочник химика: в 7 т. / гл. ред. Б.П. Никольский. - 2-е изд., перераб. и дополн. - М., Л.: Химия, 1965. - Т. 3: Химическое равновесие и кинетика. Свойства растворов. Электродные процессы. - 1008 с.
Чувилин Е.М., Гурьева О.М. Экспериментальное изучение образования гидратов СО2 в поровом пространстве промерзающих и мерзлых пород // Криосфера Земли. - 2009. - Т. XIII. - № 3. - C. 70-79.
Anabaraonye B.U., Crawshaw J.P., Trusler J.P.M. Brine chemistry effects in calcite dissolution kinetics at reservoir conditions // Chemical Geology. - 2019. - Vol. 509. - P. 92-102. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2019.01.014
Bachu S. Sequestration of CO2 in geological media: criteria and approach for site selection in response to climate change // Energy Conv. Mgmt. - 2000. - Vol. 41. - P. 953-970.
Carlson H.A. The pH of water from gas-condensate well saturated with carbon dioxide at various pressures // Petr. Eng. - 1946. - Vol. 18. - No. 2. - P. 160-164.
Chuvilin E.M., Guryeva O.M. The role of hydrate formation processes in industrial CO2 sequestration in permafrost area, in: Proceedings of the 7th International Conference on Gas Hydrates (ICGH 2011), 2011, pp. 220.
Gaidukova O., Misyura S., Morozov V., Strizhak P. Gas Hydrates: Applications and Advantages // Energies. - 2023. - Vol. 16. - 2866. DOI: 10.3390/en16062866
Guryeva O.M., Chuvilin E.M., Moudrakovski I.L., Lu H., Ripmeester J., Istomin V.A. Peculiarities of CO2 sequestration in the permafrost area // EGU, 2010, vol. 12, pp. 5379.
Hinds G., Cooling P., Wain A., Zhou S., Turnbull A. Technical note: measurement of pH in concentrated brines // Corrosion. - 2009. - Vol. 65. - P. 635-638.
IPCC, 2005 - Carbon Dioxide Capture and Storage. Bert Metz, Ogunlade Davidson, Heleen de Coninck, Manuela Loos and Leo Meyer (Eds.) Cambridge University Press, UK. - P. 431.
Isahak W.N.R.W., Ramli Z.A.Ch., Hisham M.W.M., Yarmo M.A. The formation of a series of carbonates from carbon dioxide: Capturing and utilization // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2015. - Vol. 47. - P. 93-106.
Jia B., Tsau J., Barati R. A review of the current progress of CO2 injection EOR and carbon storage in shale oil reservoirs // Fuel. - 2019. - Vol. 236. - P. 404-427.
Kalacheva L.P., Ivanova I.K., Portnyagin A.S., Rozhin I.I., Argunova K.K., Nikolaev A.I. Determination of the lower boundaries of the natural gas hydrates stability zone in the subpermafrost horizons of the Yakut arch of the Vilyui syneclise, saturated with bicarbonate-sodium type waters // SOCAR Proceedings, Special Issue. - 2021. - No. 2. - P. 1-11.
Kim S., Santamarina J.C. Engineered CO2 injection: The use of surfactants for enhanced sweep Efficiency // International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2014. - Vol. 20. - P. 324-332.
Kim T.H, Cho J., Lee K.S. Evaluation of CO2 injection in shale gas reservoirs with multi-component transport and geomechanical effects // Appl. Energ. - 2017. - Vol. 190. - P. 1195-1206.
Kimuro H., Kusayanagi T., Yamaguchi F., Ohtsubo K., Morishita M. Basic experimental results of liquid CO2 injection into the deep ocean // IEEE Transactions on Energy Conversion. - 1994. - Vol. 9. - No. 4. - P. 732-735.
Lackner K.S., Wendt С.S., Butt D.P., Sharp D.H., Joyce E.L. Carbon dioxide disposal in carbonate minerals // Energy. - 1995. - Vol. 20(11). - P. 1153-1170.
Li X., Peng Ch., Crawshaw J.P, Maitland G.C., Trusler J.P.M. The pH of CO2-saturated aqueous NaCl and NaHCO3 solutions at temperatures between 308 K and 373 K at pressures up to 15 MPa // Fluid Phase Equilibria. - 2018. - Vol. 458. - P. 253-263.
Luo J., Xie Y., Hou M.Z., Xiong Y., Wua X., Lüddeke C.T., Huang L. Advances in subsea carbon dioxide utilization and storage // Energy Reviews. - 2023. - Vol. 2. - 100016. DOI: 10.1016/j.enrev.2023.100016
Mohammadian E., Hadavimoghaddam F., Kheirollahi M., Jafari M., Chenlu X., Liu B. Probing Solubility and pH of CO2 in aqueous solutions: Implications for CO2 injection into oceans // Journal of CO2 Utilization. - 2023. - Vol. 71. - P. 102463
Peng C., Crawshaw J.P., Maitland G.C., Trusler J.P.M., Vega-Maza D. The pH of CO2-saturated water at temperature between 308 K and 423 K at pressure up to 15 MPa // Journal Supercrit. Fluid. - 2013. - Vol. 82. - P. 129-137.
Punnam P.R., Krishnamurthy B., Surasani V.K. Investigations of Structural and Residual Trapping Phenomena during CO2 Sequestration in Deccan Volcanic Province of the Saurashtra Region, Gujarat // International Journal of Chemical Engineering. - 2021. - ID 7762127. - 16 p. DOI: 10.1155/2021/7762127
Rehman A.N., Pendyala R., Lal B. Effect of brine on the kinetics of Carbon dioxide hydrate formation and dissociation in porous media // Materials Today: Proceedings. - 2021. - Vol. 47. - P. 1366-1370. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.04.024
Sloan E.D., Koh C.A. Clathrate hydrates of natural gases. - Boca Raton: Taylor&Francis Group/CRC Press, 2007. - 752 p.
Soong Y., Jones J.R., Hedges S.W., Harrison D.K., Knoer J.P. CO2 sequestration using brines // Prepr. Pap. - Am. Chem. Soc., Div. Fuel. Chem. - 2002. - Vol. 47(1). - P. 43-44.
Steffansson A., Benezeth P., Schott J. Carbonic acid ionization and the stability of sodium bicarbonate and carbonate ion pairs to 200 C-A potentiometric and spectrophotometric study // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 2013. - Vol. 120. - P. 600-611.
Truche L., Bazarkina E.F., Berger G., Caumon M.-C., Bessaque G., Dubessy J. Direct measurement of CO2 solubility and pH in NaCl hydrothermal solutions by combining in-situ potentiometry and Raman spectroscopy up to 280 C and 150 bar // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 2016. - Vol. 177. - P. 238-253.
Wang L., Kan A.T., Zhang Z., Yan F., Liu Y., Dai Z., Tomson M.B. Field method for determination of bicarbonate alkalinity, in: SPE International Oilfield Scale Conference and Exhibition, Society of Petroleum Engineers. 2014. P. 1-13. DOI:10.2118/169758-MS
Yan J., Zhang Z. Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) // Appl. Energ. - 2019. - Vol. 235. - P. 1289-99.
Yang S.H.B., Babu P., Chua S.F.S., Linga P. Carbon dioxide hydrate kinetics in porous media with and without salts // Applied Energy. - 2016. - Vol. 162. - P. 1131-1140. DOI: 10.1016/j.apenergy.2014.11.052
Zhang X., Li P., Yuan Q., Li J., Shan T., Wu Q., Wang Y. A comprehensive review of the influence of particle size and pore distribution on the kinetics of CO2 hydrate formation in porous media // Greenhouse Gases: Science and Technology. - 2023. - Early View. - P. 1-17. DOI: 10.1002/ghg.2239
Zhang X., Li J., Wu Q., Wang C., Nan J. Experimental study on the effect of pore size on carbon dioxide hydrate formation and storage in porous media // Journal of Natural Gas Science and Engineering. - 2015. - Vol. 25. - P. 297-302. DOI: 10.1016/j.jngse.2015.05.014
Воронов В.П., Городецкий Е.Е., Муратов А.Р., Поднек В.Э., Григорьев Б.А. Равновесные свойства гидрата двуокиси углерода в пористых средах // Вести газовой науки. - 2014. - №2(18). - С. 135-149.
Геология СССР / Гл. ред. Е.А. Козловский. Т. XVIII. Якутская АССР. Полезные ископаемые. Ред. тома Ю.В. Архипов. - М.: «Недра», 1979. - 411 с.
Грубов Л.А., Славин В.И. Сравнительная оценка гидрогеологических условий различных районов Якутского артезианского бассейна в связи с нефтегазоносностью // Гидрогеологические исследования в нефтегазоносных районах. - Л.: Изд-во ВНИГРИ, 1971. - С. 184-203.
Дучков А.Д., Железняк М.Н., Соколова Л.С., Семенов В.П. Зоны стабильности гидратов метана и диоксида углерода в осадочном чехле Вилюйской синеклизы // Криосфера Земли. - 2019. - Т. XXIII. - № 6. - C. 19-26.
Дучков А.Д., Соколова Л.С., Аюнов Д.Е., Пермяков М.Е. Оценка возможности захоронения углекислого газа в криолитозоне Западной Сибири // Криосфера Земли. - 2009. - Т. XIII. - № 4. - C. 62-68.
Железняк М.Н., Семенов В.П. Геотемпературное поле и криолитозона Вилюйской синеклизы. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2020. - 123 с.
Истомин В.А., Якушев В.С. Газовые гидраты в природных условиях. - Москва: Недра, 1992. - 235 с.
Корзун А.В., Ступакова А.В., Харитонова Н.А., Пронина Н.В., Макарова Е.Ю., Вайтехович А.П., Осипов К.О., Лопатин А.Ю., Асеева А.В., Карпушин М.Ю., Сауткин Р.С., Перегудов Ю.Д., Большакова М.А., Ситар К.А., Редькин А.С. Применимость природных геологических объектов для хранения, захоронения и утилизации углекислого газа (обзор) // Георесурсы. - 2023. - Т. 25. - №. 2. - С. 22-35. DOI: 10.18599/grs.2023.2.2
Намиот А.Ю. Растворимость газов в воде. - Москва: Недра, 1991. - 167 c.
Осипов А.В., Мустаев Р.Н., Монакова А.С., Бондарева Л.И., Данцова К.И. Механизмы и варианты утилизации и захоронения углекислого газа в недрах // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. - 2022. - №. 4. - С. 40-53. DOI: 10.32454/0016-7762-2022-64-4-40-53
Переверзева С.А., Коносавский П.К., Тудвачев А.В., Хархордин И.Л. Захоронение промышленных выбросов углекислого газа в геологические структуры // Вестник Санкт-Петербургского университета. - 2014. - Сер. 7. - Вып. 1. - С. 5-21.
Попов С.Н. Проявление механико-химических эффектов при экспериментальных исследованиях изменения упругих и фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов под воздействием фильтрации воды, насыщенной углекислым газом // Актуальные проблемы нефти и газа. - 2021. - Вып. 2(33). - С. 3-14.
Справочник химика: в 7 т. / гл. ред. Б.П. Никольский. - 2-е изд., перераб. и дополн. - М., Л.: Химия, 1965. - Т. 3: Химическое равновесие и кинетика. Свойства растворов. Электродные процессы. - 1008 с.
Чувилин Е.М., Гурьева О.М. Экспериментальное изучение образования гидратов СО2 в поровом пространстве промерзающих и мерзлых пород // Криосфера Земли. - 2009. - Т. XIII. - № 3. - C. 70-79.
Anabaraonye B.U., Crawshaw J.P., Trusler J.P.M. Brine chemistry effects in calcite dissolution kinetics at reservoir conditions // Chemical Geology. - 2019. - Vol. 509. - P. 92-102. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2019.01.014
Bachu S. Sequestration of CO2 in geological media: criteria and approach for site selection in response to climate change // Energy Conv. Mgmt. - 2000. - Vol. 41. - P. 953-970.
Carlson H.A. The pH of water from gas-condensate well saturated with carbon dioxide at various pressures // Petr. Eng. - 1946. - Vol. 18. - No. 2. - P. 160-164.
Chuvilin E.M., Guryeva O.M. The role of hydrate formation processes in industrial CO2 sequestration in permafrost area, in: Proceedings of the 7th International Conference on Gas Hydrates (ICGH 2011), 2011, pp. 220.
Gaidukova O., Misyura S., Morozov V., Strizhak P. Gas Hydrates: Applications and Advantages // Energies. - 2023. - Vol. 16. - 2866. DOI: 10.3390/en16062866
Guryeva O.M., Chuvilin E.M., Moudrakovski I.L., Lu H., Ripmeester J., Istomin V.A. Peculiarities of CO2 sequestration in the permafrost area // EGU, 2010, vol. 12, pp. 5379.
Hinds G., Cooling P., Wain A., Zhou S., Turnbull A. Technical note: measurement of pH in concentrated brines // Corrosion. - 2009. - Vol. 65. - P. 635-638.
IPCC, 2005 - Carbon Dioxide Capture and Storage. Bert Metz, Ogunlade Davidson, Heleen de Coninck, Manuela Loos and Leo Meyer (Eds.) Cambridge University Press, UK. - P. 431.
Isahak W.N.R.W., Ramli Z.A.Ch., Hisham M.W.M., Yarmo M.A. The formation of a series of carbonates from carbon dioxide: Capturing and utilization // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2015. - Vol. 47. - P. 93-106.
Jia B., Tsau J., Barati R. A review of the current progress of CO2 injection EOR and carbon storage in shale oil reservoirs // Fuel. - 2019. - Vol. 236. - P. 404-427.
Kalacheva L.P., Ivanova I.K., Portnyagin A.S., Rozhin I.I., Argunova K.K., Nikolaev A.I. Determination of the lower boundaries of the natural gas hydrates stability zone in the subpermafrost horizons of the Yakut arch of the Vilyui syneclise, saturated with bicarbonate-sodium type waters // SOCAR Proceedings, Special Issue. - 2021. - No. 2. - P. 1-11.
Kim S., Santamarina J.C. Engineered CO2 injection: The use of surfactants for enhanced sweep Efficiency // International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2014. - Vol. 20. - P. 324-332.
Kim T.H, Cho J., Lee K.S. Evaluation of CO2 injection in shale gas reservoirs with multi-component transport and geomechanical effects // Appl. Energ. - 2017. - Vol. 190. - P. 1195-1206.
Kimuro H., Kusayanagi T., Yamaguchi F., Ohtsubo K., Morishita M. Basic experimental results of liquid CO2 injection into the deep ocean // IEEE Transactions on Energy Conversion. - 1994. - Vol. 9. - No. 4. - P. 732-735.
Lackner K.S., Wendt С.S., Butt D.P., Sharp D.H., Joyce E.L. Carbon dioxide disposal in carbonate minerals // Energy. - 1995. - Vol. 20(11). - P. 1153-1170.
Li X., Peng Ch., Crawshaw J.P, Maitland G.C., Trusler J.P.M. The pH of CO2-saturated aqueous NaCl and NaHCO3 solutions at temperatures between 308 K and 373 K at pressures up to 15 MPa // Fluid Phase Equilibria. - 2018. - Vol. 458. - P. 253-263.
Luo J., Xie Y., Hou M.Z., Xiong Y., Wua X., Lüddeke C.T., Huang L. Advances in subsea carbon dioxide utilization and storage // Energy Reviews. - 2023. - Vol. 2. - 100016. DOI: 10.1016/j.enrev.2023.100016
Mohammadian E., Hadavimoghaddam F., Kheirollahi M., Jafari M., Chenlu X., Liu B. Probing Solubility and pH of CO2 in aqueous solutions: Implications for CO2 injection into oceans // Journal of CO2 Utilization. - 2023. - Vol. 71. - P. 102463
Peng C., Crawshaw J.P., Maitland G.C., Trusler J.P.M., Vega-Maza D. The pH of CO2-saturated water at temperature between 308 K and 423 K at pressure up to 15 MPa // Journal Supercrit. Fluid. - 2013. - Vol. 82. - P. 129-137.
Punnam P.R., Krishnamurthy B., Surasani V.K. Investigations of Structural and Residual Trapping Phenomena during CO2 Sequestration in Deccan Volcanic Province of the Saurashtra Region, Gujarat // International Journal of Chemical Engineering. - 2021. - ID 7762127. - 16 p. DOI: 10.1155/2021/7762127
Rehman A.N., Pendyala R., Lal B. Effect of brine on the kinetics of Carbon dioxide hydrate formation and dissociation in porous media // Materials Today: Proceedings. - 2021. - Vol. 47. - P. 1366-1370. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.04.024
Sloan E.D., Koh C.A. Clathrate hydrates of natural gases. - Boca Raton: Taylor&Francis Group/CRC Press, 2007. - 752 p.
Soong Y., Jones J.R., Hedges S.W., Harrison D.K., Knoer J.P. CO2 sequestration using brines // Prepr. Pap. - Am. Chem. Soc., Div. Fuel. Chem. - 2002. - Vol. 47(1). - P. 43-44.
Steffansson A., Benezeth P., Schott J. Carbonic acid ionization and the stability of sodium bicarbonate and carbonate ion pairs to 200 C-A potentiometric and spectrophotometric study // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 2013. - Vol. 120. - P. 600-611.
Truche L., Bazarkina E.F., Berger G., Caumon M.-C., Bessaque G., Dubessy J. Direct measurement of CO2 solubility and pH in NaCl hydrothermal solutions by combining in-situ potentiometry and Raman spectroscopy up to 280 C and 150 bar // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 2016. - Vol. 177. - P. 238-253.
Wang L., Kan A.T., Zhang Z., Yan F., Liu Y., Dai Z., Tomson M.B. Field method for determination of bicarbonate alkalinity, in: SPE International Oilfield Scale Conference and Exhibition, Society of Petroleum Engineers. 2014. P. 1-13. DOI:10.2118/169758-MS
Yan J., Zhang Z. Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) // Appl. Energ. - 2019. - Vol. 235. - P. 1289-99.
Yang S.H.B., Babu P., Chua S.F.S., Linga P. Carbon dioxide hydrate kinetics in porous media with and without salts // Applied Energy. - 2016. - Vol. 162. - P. 1131-1140. DOI: 10.1016/j.apenergy.2014.11.052
Zhang X., Li P., Yuan Q., Li J., Shan T., Wu Q., Wang Y. A comprehensive review of the influence of particle size and pore distribution on the kinetics of CO2 hydrate formation in porous media // Greenhouse Gases: Science and Technology. - 2023. - Early View. - P. 1-17. DOI: 10.1002/ghg.2239
Zhang X., Li J., Wu Q., Wang C., Nan J. Experimental study on the effect of pore size on carbon dioxide hydrate formation and storage in porous media // Journal of Natural Gas Science and Engineering. - 2015. - Vol. 25. - P. 297-302. DOI: 10.1016/j.jngse.2015.05.014