RU2796092C1 - Method of burial of a mixture of gases, main component of which is carbon dioxide - Google Patents
Method of burial of a mixture of gases, main component of which is carbon dioxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2796092C1 RU2796092C1 RU2022108142A RU2022108142A RU2796092C1 RU 2796092 C1 RU2796092 C1 RU 2796092C1 RU 2022108142 A RU2022108142 A RU 2022108142A RU 2022108142 A RU2022108142 A RU 2022108142A RU 2796092 C1 RU2796092 C1 RU 2796092C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- carbon dioxide
- gases
- main component
- wells
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области подземного хранения вредных газов, а также защите окружающей среды и предназначено для длительного захоронения углекислого газа.The invention relates to the field of underground storage of harmful gases, as well as environmental protection and is intended for long-term storage of carbon dioxide.
Известен способ захоронения СО2 (патент РФ №2583029, Е21В 47/10, опубл. 27.04.2016), включающий закачку СО2 в жидком агрегатном состоянии в водоносную структуру с термобарическими параметрами пласта, характерными для жидкого агрегатного состояния СО2, бурение скважин в купольной части структуры ловушки. Контроль за герметичностью по латерали ловушки осуществляют посредством наблюдательных скважин, расположенных вблизи замыкающей изогипсы ловушки, а по вертикали ловушки - посредством расположенных на вышезалегающих горизонтах контрольных скважин.A known method of CO 2 disposal (RF patent No. 2583029, E21V 47/10, publ. 04/27/2016), including injection of CO 2 in a liquid state of aggregation into an aquifer with thermobaric formation parameters characteristic of a liquid state of aggregation of CO 2 , drilling wells in dome part of the trap structure. The tightness control along the lateral of the trap is carried out by means of observation wells located near the closing isohypse of the trap, and along the vertical of the trap - by means of control wells located on the overlying horizons.
Недостатком указанного способа является то, что при захоронении СО2 в жидком агрегатном состоянии, не рассматривалось его влияние на породу пласта-коллектора. Таким образом, при хранении СО2 в газообразном и сверхкритическом агрегатном состоянии можно повысить герметичность хранилища за счет набухания минералов горных пород в среде, содержащей СО2, по сравнению с жидким агрегатным состоянием СО2. Также в смесь газов основным компонентом которого является СО2 (далее смесь газов) допустима незначительная примесь других неуглеводородных компонентов, таких как СО, азот, кислород и др., что в свою очередь также повысит набухание минералов горных пород в среде, что также повысит герметичность хранилища.The disadvantage of this method is that during the burial of CO 2 in a liquid state of aggregation, its effect on the rock of the reservoir was not considered. Thus, when CO 2 is stored in a gaseous and supercritical state of aggregation, it is possible to increase the tightness of the storage due to the swelling of rock minerals in a medium containing CO 2 compared to the liquid state of aggregation of CO 2 . Also, in the mixture of gases, the main component of which is CO 2 (hereinafter, the mixture of gases), a slight admixture of other non-hydrocarbon components, such as CO, nitrogen, oxygen, etc., is acceptable, which in turn will also increase the swelling of minerals of rocks in the environment, which will also increase the tightness storage.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является способ захоронения смеси газов, позволяющий снизить фильтрационно-емкостные характеристики породы за счет набухания минералов горных пород и, как следствие, повышения герметичности хранилища.The problem to be solved by the present invention is a method of burying a mixture of gases, which makes it possible to reduce the permeability and porosity characteristics of the rock due to the swelling of the minerals of the rocks and, as a result, increase the tightness of the storage.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности хранения смеси за счет минимизации рисков миграции смеси за пределы ловушки по латерали (горизонтали) и вертикали, за счет снижения фильтрационно-емкостных параметров породы при воздействии на него смеси, находящейся в газообразном, сверхкритическом и жидком агрегатных состояниях.The technical result to which the present invention is directed is to increase the efficiency of storage of the mixture by minimizing the risks of migration of the mixture outside the trap along the lateral (horizontal) and vertical, by reducing the porosity and permeability parameters of the rock when exposed to a mixture in gaseous, supercritical and liquid state of aggregation.
Указанный технический результат достигается за счет того, что смесь хранится в недрах в газообразном, сверхкритическом или жидком агрегатных состояниях.The specified technical result is achieved due to the fact that the mixture is stored in the subsoil in gaseous, supercritical or liquid state of aggregation.
В способе захоронения смеси газов, основным компонентом которой является углекислый газ, включающем для захоронения смесь газов, основным компонентом которого является СО2, выбирают геологические структуры с герметичной покрышкой и термобарическими параметрами, способствующими длительному захоронению смеси газов основным компонентом которого является СО2 в газообразном, сверхкритическом и жидком состояниях с глубиной залегания структуры не более 10 км, бурят скважины для закачки смеси газов основным компонентом которого является СО2 на геологической структуре или ведут закачку углекислого газа в существующие скважины в любой интервал на глубине до 10 км, при этом ведут мониторинг по распространению углекислого газа по латерали и вертикали структуры в указанном интервале.In the method of burial of a mixture of gases, the main component of which is carbon dioxide, including for burial a mixture of gases, the main component of which is CO 2 , geological structures are selected with a sealed cover and thermobaric parameters that contribute to the long-term burial of a mixture of gases, the main component of which is CO 2 in gaseous, supercritical and liquid states with a structure depth of not more than 10 km, wells are drilled for injection of a mixture of gases, the main component of which is CO 2 on the geological structure, or carbon dioxide is injected into existing wells at any interval at a depth of up to 10 km, while monitoring distribution of carbon dioxide along the lateral and vertical structure in the specified interval.
Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.
Выбирают геологическую структуру с герметичной покрышкой по смеси и термобарическими параметрами, способствующими длительному захоронению смеси во всех агрегатных состояниях с глубиной залегания структуры не более 10 км (в месторождениях угля, углеводородов, в т.ч. истощенные, геологические структуры водоносных пористых и проницаемых пластов, выработки в непроницаемых горных породах и др.). Через пробуренные скважины или существующие скважины, ведут закачку смеси в любой интервал на глубине до 10 км. Размещение пробуренных скважин, система вскрытия объекта захоронения в этих скважинах, общие темпы закачки и распределение по скважинам должны учитывать геологическое строение и неоднородное распределение фильтрационно-емкостных свойств, плотности и вязкости смеси газов и пластовых флюидов объекта захоронения, таким образом, чтобы обеспечить максимальное заполнение объекта захоронения.A geological structure is selected with a sealed seal for the mixture and thermobaric parameters that contribute to the long-term burial of the mixture in all states of aggregation with a structure depth of no more than 10 km (in deposits of coal, hydrocarbons, including depleted ones, geological structures of water-bearing porous and permeable layers, workings in impermeable rocks, etc.). Through drilled wells or existing wells, the mixture is injected into any interval at a depth of up to 10 km. The location of the drilled wells, the system for opening the disposal facility in these wells, the overall injection rates and distribution among the wells should take into account the geological structure and the heterogeneous distribution of reservoir properties, density and viscosity of the mixture of gases and reservoir fluids of the disposal facility, in such a way as to ensure maximum filling of the facility burial.
Контроль за герметичностью (мониторинг) по вертикали и латерали осуществляется путем проведения промыслово-геофизических замеров в скважинах, в случае их наличия, а также на дневной поверхности производится газогеохимичекая съемка, а также с использованием расчетных методов в интервале до 10 км.Control over tightness (monitoring) vertically and laterally is carried out by carrying out field geophysical measurements in wells, if any, as well as gas geochemical surveys on the day surface, as well as using calculation methods in the interval up to 10 km.
Транспортировать к объекту захоронения и осуществлять закачку смеси газов в объект захоронения можно в любом агрегатном состоянии, однако в жидком виде перевозка и закачка смеси газов наиболее технически и экономически эффективна.Gas mixtures can be transported to the disposal site and injected into the disposal site in any state of aggregation, however, in liquid form, the transportation and injection of a gas mixture is the most technically and economically efficient.
Стоит отметить, что при закачке смеси для повышения нефтеотдачи, газоотдачи, конденсатоотдачи, предупреждения обводнения скважин, повышения пластового давления также попутно решается задача захоронения смеси.It should be noted that when pumping a mixture for enhanced oil recovery, gas recovery, condensate recovery, prevention of watering wells, increasing reservoir pressure, the problem of burying the mixture is also simultaneously solved.
Рассмотрим реализацию заявленного способа при закачке смеси с целью его захоронения в газообразном или сверхкритическом агрегатных состояниях на примере коллектора, у которого основным породообразующим минералом является кварц, который преобладает среди прочих терригенных обломков и присутствует в виде неокатанных и полуокатанных разностей. Среди обломков кварца различимы изометричные монокристаллы с реликтами кристаллографической огранки и удлиненные зерна с включениями рутила, циркона и слюды. По типоморфным особенностям кварц является производным гранитных комплексов. Содержание кварца изменяется от 25 до 53% в зависимости от глинистости. Полевые шпаты составляют 15-30%, представлены ортоклазом (5-15%), который в различной степени каолинизирован, при этом каолинит развивается по трещинам и краям таблитчатых кристаллов ортоклаза. Плагиоклазы представлены кислыми разностями, преимущественно альбитом, устойчивым к растворению и содержатся в количестве (5-18%). Обломки пород составляют не более 5%. Это слабо окатанные зерна тонкоагрегатных кварцитов и глинисто-слюдистых сланцев.Let us consider the implementation of the claimed method when pumping a mixture for the purpose of its disposal in a gaseous or supercritical state of aggregation using the example of a reservoir in which the main rock-forming mineral is quartz, which predominates among other terrigenous fragments and is present in the form of unrounded and semi-rounded differences. Among the quartz fragments, one can distinguish isometric single crystals with relics of crystallographic faceting and elongated grains with inclusions of rutile, zircon, and mica. By typomorphic features, quartz is a derivative of granite complexes. The content of quartz varies from 25 to 53% depending on the clay content. Feldspars make up 15-30%, are represented by orthoclase (5-15%), which is kaolinized to varying degrees, while kaolinite develops along cracks and edges of orthoclase tabular crystals. Plagioclases are represented by acidic varieties, mainly albite, which is resistant to dissolution and are contained in an amount (5-18%). Rock fragments do not exceed 5%. These are weakly rounded grains of fine-aggregate quartzites and clay-micaceous shales.
Цемент алевролитов глинистый, полиминеральный, в основном смектитового (7-40%), иллитового (2-8%), реже каолинитового, хлоритового и смешаннослойного состава, содержание которых в сумме не превышает 10%. Таким образом, основным породообразующим минералом глинистой составляющей коллекторов является разбухающий минерал группы смектитов.Siltstone cement is clayey, polymineral, mainly smectite (7-40%), illite (2-8%), less often kaolinite, chlorite and mixed-layer composition, the total content of which does not exceed 10%. Thus, the main rock-forming mineral of the clay component of the reservoirs is the swelling mineral of the smectite group.
Значения пористости общим содержанием от 20 до 25%. Пустотное пространство приурочено к отдельным слабо глинизированным алевритовым пористым прослоям и достаточно плотной сети открытых сообщающихся трещин, обеспечивающих хорошую проницаемость глинистых прослоев.Porosity values with a total content of 20 to 25%. The void space is confined to separate weakly clayey silty porous interlayers and a fairly dense network of open communicating fractures that provide good permeability of clayey interlayers.
Смесь влияет на глинистые минералы группы смектита (монтмориллонит), при этом происходит набухание минерала (увеличение кристаллической структуры минерала за счет внедрения в межслоевой промежуток гидратированных катионов). При набухании увеличивается объем смектита, что негативно влияет на фильтрационно-емкостные свойства пород (таблица 1), так как происходит увеличение заполнения пустотного пространства. Осуществление изобретения поясняется следующей таблицей:The mixture affects the clay minerals of the smectite group (montmorillonite), while the mineral swells (an increase in the crystal structure of the mineral due to the introduction of hydrated cations into the interlayer gap). Swelling increases the volume of smectite, which negatively affects the porosity and permeability properties of rocks (Table 1), as there is an increase in the filling of the void space. The implementation of the invention is illustrated by the following table:
Таким образом, изобретение позволяет повысить эффективность хранений смеси (без риска миграции по латерали и вертикали) за счет снижения фильтрационно-емкостных характеристик породы.Thus, the invention makes it possible to increase the efficiency of storage of the mixture (without the risk of lateral and vertical migration) by reducing the porosity and permeability characteristics of the rock.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2796092C1 true RU2796092C1 (en) | 2023-05-16 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117949615A (en) * | 2024-03-27 | 2024-04-30 | 中国石油大学(华东) | Experimental device and experimental method for separating components of flue gas in aquifer |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3807181A (en) * | 1971-05-29 | 1974-04-30 | Edeleanu Gmbh | Underground storage of gas |
| RU2478074C2 (en) * | 2007-11-06 | 2013-03-27 | Бп Эксплорейшн Оперейтинг Компани Лимитед | Method to inject carbon dioxide |
| RU2514339C1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа РАН | Creation and operation of underground gas storage |
| RU2583029C1 (en) * | 2015-02-02 | 2016-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Method for disposal of co2 (versions) |
| RU2615198C1 (en) * | 2015-10-30 | 2017-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Method of exploitation of subsurface storage of natural gas |
| RU2710155C2 (en) * | 2018-06-15 | 2019-12-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Method for burial of liquid wastes |
| RU2715107C2 (en) * | 2018-06-20 | 2020-02-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" | Method of gas-cycle injection of liquid carbon dioxide at supercritical conditions into oil producing well |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3807181A (en) * | 1971-05-29 | 1974-04-30 | Edeleanu Gmbh | Underground storage of gas |
| RU2478074C2 (en) * | 2007-11-06 | 2013-03-27 | Бп Эксплорейшн Оперейтинг Компани Лимитед | Method to inject carbon dioxide |
| RU2514339C1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа РАН | Creation and operation of underground gas storage |
| RU2583029C1 (en) * | 2015-02-02 | 2016-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Method for disposal of co2 (versions) |
| RU2615198C1 (en) * | 2015-10-30 | 2017-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Method of exploitation of subsurface storage of natural gas |
| RU2710155C2 (en) * | 2018-06-15 | 2019-12-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени акад. М.Д. Миллионщикова" | Method for burial of liquid wastes |
| RU2715107C2 (en) * | 2018-06-20 | 2020-02-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" | Method of gas-cycle injection of liquid carbon dioxide at supercritical conditions into oil producing well |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117949615A (en) * | 2024-03-27 | 2024-04-30 | 中国石油大学(华东) | Experimental device and experimental method for separating components of flue gas in aquifer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jin et al. | Extraction of oil from the Bakken shales with supercritical CO2 | |
| US20130064604A1 (en) | Methods and systems for co2 sequestration | |
| Ampomah et al. | Compositional simulation of CO2 storage capacity in depleted oil reservoirs | |
| Baumgardner Jr et al. | Formation of the Wink Sink, a salt dissolution and collapse feature, Winkler County, Texas | |
| Elder et al. | Degasification of the Mary Lee Coalbed Near Oak Grove, Jefferson County, Ala: By Vertical Borehole in Advance of Mining | |
| Ege | Mechanisms of surface subsidence resulting from solution extraction of salt | |
| RU2796092C1 (en) | Method of burial of a mixture of gases, main component of which is carbon dioxide | |
| McCants et al. | Five-spot production pilot on tight spacing: rapid evaluation of a coalbed methane block in the Upper Silesian Coal Basin, Poland | |
| RU2283942C2 (en) | Well killing method | |
| Bergmo et al. | Exploring geological storage sites for CO2 from Norwegian gas power plants: Johansen formation | |
| Ayers Jr | Coalbed methane in the Fruitland Formation, San Juan Basin, western United States: A giant unconventional gas play | |
| Broadhead | Bravo Dome carbon dioxide gas field | |
| Al-Awadi et al. | Geology and hydrogeology of the Dammam Formation in Kuwait | |
| Snyder et al. | Evaluation of breccia pipes in southeastern New Mexico and their relation to the Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) site, with a section on drill-stem tests | |
| Zahirovic et al. | Application of Gel for Water Shutoff: A Case Study of Kelebija Oil Field | |
| FOURIE et al. | Characterisation and protection of potential deep aquifers in South Africa | |
| Magara et al. | Log-derived reservoir properties and porosity preservation of Upper Jurassic Arab Formation in Saudi Arabia | |
| Liu et al. | Characteristics and implication of multilayer dawsonite in heterogeneity reservoir of the Honggang anticline, southern Songliao Basin, NE China | |
| Watts et al. | A single CO2 injection well minitest in a low-permeability carbonate reservoir | |
| Nygaard et al. | Geomechanical simulation of CO2 leakage and cap rock remediation | |
| Green | Eylau, Tophat and West Texarkana (Smackover, Eagle Mills) Field Complex, Bowie County, Texas | |
| Kireeva | Water-free oil reservoirs: origin and morphology | |
| Lafortune et al. | Forecast and mitigation of the pressure build-up in a depleted mine gas reservoir: case study in a French coal basin | |
| EKIMOVA | EXPERIMENTAL MODELING OF GAS HYDRATES INTERACTION WITH A SALT SOLUTION IN PERMAFROST | |
| Carter et al. | Characterization of geologic sequestration opportunities in the MRCSP region: Middle Devonian-Middle Silurian formations: MRCSP Phase II Topical Report under DOE Cooperative Agreement No |