تقييم قدرة حقن CO2 أثناء الاحتجاز في خزانات الغاز المستنفد

تعتبر خزانات الغاز المستنفد أهدافًا جذابة لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون (CO2) بسبب سعة التخزين الخاصة بها، والختم المثبت، والمعرفة بتوصيف الخزان، والبنية التحتية القائمة، والقدرة على تعزيز استعادة الغاز. توفر الضغط المنخفض للتخلي عن الخزان إمكانيات إضافية لاستبدال الفراغ لثاني أكسيد الكربون (CO2) وتسمح بضغط مضخة منخفض على السطح خلال الفترة المبكرة من الحقن. ومع ذلك، فإن عملية الحقن تطرح العديد من التحديات. يهدف هذا العمل إلى زيادة الوعي بالتحديات التشغيلية الرئيسية المتعلقة بحقن CO2 في الخزانات ذات الضغط المنخفض، وتقديم نهج جديد لتقييم سلوك الطور لثاني أكسيد الكربون (CO2) داخل عمود البئر. عندما يكون ضغط الخزان أقل من ضغط نقطة الفقاعة لثاني أكسيد الكربون (CO2)، ويتم حقن CO2 بحالته السائلة أو فوق الحرجة، سيتبخر CO2 ويتوسع داخل أنبوب البئر أو في منطقة قرب عمود البئر من الخزان. يرتبط هذا الظاهرة بعدد من مشكلات ضمان التدفق. على سبيل المثال، عندما ينتقل CO2 من الحالة الكثيفة إلى الحالة الغازية، ينخفض ​​كثافة CO2 بشكل حاد، مما يؤثر على التحكم في ضغط رأس البئر واستجابة الضغط في قاع البئر. مع توسع CO2 بزيادة لزوجة الطور المنخفضة، تزداد سرعة التدفق بشكل مفاجئ، مما قد يتسبب في التآكل وحدوث التجويف في خطوط التدفق. علاوة على ذلك، يرتبط توسع CO2 بتأثير جول-طومسون (IJ)، الذي قد يؤدي إلى تكوين ثلج جاف أو هيدرات وبالتالي قد يقلل من قدرة الحقن لـ CO2. يعد فهم سلوك تدفق الطور المتعدد العابر لـ CO2 داخل عمود البئر أمرًا بالغ الأهمية لتصميم البئر المناسب وتقييم المخاطر التشغيلية. النهج الشائع يستخدم لتحليل التدفق في عمود البئر دون الأخذ بعين الاعتبار استجابة الضغط العابر للخزان، مما يتنبأ بفجوة ضغط غير واقعية في رأس البئر. ترتبط هذه الفجوة الضغطة بالانتقال الطوري لـ CO2 من حالته الكثيفة إلى الحالة الغازية. في هذا العمل، يتم تقديم نهج جديد مرتبط لمعالجة سلوك الطور لـ CO2 داخل عمود البئر تحت ظروف تشغيلية مختلفة. يدمج النهج المقترح التدفق ضمن كل من عمود البئر والخزان في الحالة العابرة وبالتالي يحل مشكلة فجوة الضغط. أخيرًا، يتم تقييم تكاليف الطاقة المرتبطة بعملية التخفيف التي تشمل تسخين CO2 عند رأس البئر.