Geological Formations in Secure, Long-Term Carbon Storage

Küresel topluluk iklim değişikliğini azaltmak için çaba sarf ediyorken, karbon yakalama ve depolama (CCS) gerekli bir bridging teknolojisi olarak ortaya çıktı. CO2'yi endüstriyel kaynaklardan veya doğrudan havadan ele alırken, CCS'nin nihai başarısı, CO2'nin depolandığı ve bu karbon oluşumlarının özellikleri üzerinde duracaktır. Jeolojik formasyonlar - Ayaklarımızın altındaki doğal kaya tabakaları - en umut verici ve en titiz şekilde depolanan depolama çözümü.

Karbon Depolama için Jeolojik Formasyonlar Nedir?

Jeolojik formlar, belirli fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olan üç boyutlu kaya bedenleridir. Karbon depolama için, süperktik CO2 (küresel, sıvı benzeri bir durum 800 metreden fazla derinliklere ulaştı) ve geologic zaman ölçekleri için sınırlı. herhangi bir depolama sistemi temel unsurları, göz ardı edilebilir ve permeableFLT:0) Bu, yüksek basınç koşullarındaki basıncı garanti altına alan yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda sağlar.

Subsurface Çevre

Dünya yüzeyinin, sıcaklıklar sürekli olarak derinlikle artış gösterir (geoterm gradient), aşırı kaya ve sıvıların ağırlığı nedeniyle basınç artarken, yaklaşık 800 metreden fazla derinlik, CO2 geçişleri, aşırı derecede tehlikeli bir sıvıya ulaşmanın bir dengesidir (genellikle 500-800 kg/m3) ama 3000 metrenin ağırlığı nedeniyle basınç artar.

CO2 Depolama için kullanılan Jeolojik Formasyon türleri

Tüm kayalar uygun değildir. Üç birincil depolama dersi tespit edilmiştir ve dünya çapında projelerde aktif olarak değerlendirilmektedir. Her tür farklı avantajları ve spesifik tarama gereksinimleri vardır.

Yağ ve Gaz Alanları

Bunlar, on yıllar boyunca araştırma, üretim ve jeolojik verilerden yararlanıyor.Bir zamanlar milyonlarca yıldır karbonu kapsadığı geologic yapılar –kirli tuzaklar, faksografik tuzaklar – kanıtlanmış rezervuarlarda, mevcut iyiler ve altyapı genellikle Norveç'in CO-yokarbonları azaltmış durumda olabilir.

Deep Saline Aquifers

Saline aquifers, küresel olarak en büyük potansiyel depolama kaynağıdır, içme suyu kaynaklarına sahip tahminlerle.(IPCC)), CO2’nin binlerce gigatonunu tutabileceklerini iddia ediyor. Bu aquiferler fiziksel ve kimyasal tuzak mekanizmaların bir kombinasyonunun bir kombinasyonunun birleştirilmesine bağlıdır.

Unmineable Coal Seams

Kömür denizleri ekonomik olarak çok derin ya da çok ince olan CO2'yi adorpsiyon olarak adlandırılan bir süreç aracılığıyla depolayabiliyor. ancak, kömür madenine ait olan CO2 molekülleri genellikle bir keptaşı serbest bırakmakta ve CO2 Ads ile ilgili olarak bilinen bir işlem daha azaltılabilir.

Güvenli Karbon Depolama için Anahtar Jeolojik Kriterleri

Güvenli bir depolama alanı seçmek, birkaç birbirine bağlı özelliklerin titiz karakterizasyonu gerektirir. Aşağıdaki kriterler geofizik anketler (zorman, yerçekimi, elektromanyetik), iyi log, temel analiz ve baskı testi ile değerlendirilir.

Cap Rock Seal Integrity

Kapak kayası (örneğin, kotamento, tuz veya sıkı kireçtaşı) son derece düşük permeability - mikrodarcy to nanodarcy range - CO2 üzerinden telafi etmeyi önlemek için CO2 sütununun test edilmesi gerekir.

Reservoir Porosity ve Storage Kapasite

Porosity, kayanın hacminin sadece daha büyük depolama kapasitesinden oluşan kısmıdır. CO2 depolama için, sıvı akışı sağlayan bağlı gözenekler) kritiktir. rezervuar kum taşlarının% 10-30 oranındaki boşlukları vardır.

Permeability ve İnjeksiyon

Permeability, CO2'nin kaya yoluyla ne kadar kolay akabileceğini belirtir. Yeterlilik (tipik olarak 100 milidarzis birkaç kerevizitlere), beton ve dikey akışta ekonomik enjeksiyon oranlarına ulaşmanın gerekli olduğunu belirtir - CO2 tesisatının nasıl yayılabilirliğini etkiler. Ancak, daha sonra kontrol edilemez bir şekilde azaltılabilirlik, rezervuar yönetimi zorlaştırılabilir.

Geokimyasal Reaktivite

Enjeksiyon sonrası CO2, karbonik asit oluşturmak için tunçları ortadan kaldırır, pH'ı azaltır ve rezervuar mineralleriyle kimyasal reaksiyonları başlatılır.Süresel kayalar (sstonelar ve çamurları) bu, karbonatları çözünmüş CO2, karbonat matrisi çözemez, ancak bu disfüzyonu en iyi şekilde azaltılabilir, aynı zamanda kayaları da zayıflatır.

Trapping Mechanisms: CO2 Nasıl Held Yeraltı

Jeoloji depolamanın güvenliği, zaman içinde permanence artışına yol açan tuzak mekanizmaların hiyerarşisine dayanıyor. Bu mekanizmaları anlamak risk değerlendirme ve izleme için önemlidir.

Yapısal ve Stratigraphic Trapping

Hemen enjeksiyondan sonra, buoyant CO2 tesisatı, kap kaya ile karşılaşmaya kadar yükselir. O zaman kapanmış durumda:0) Fiziksel olarak [Düzücükler, mühür altında, hidrokarbonların nasıl kapandığını, bu yüzden site seçimi yetkili bir tuzakın varlığını vurgular.

Residual Trapping

CO2 su deposundan geçerken, toplam CO2 enjekte edilen yarıcıkların% 20-30'una kadar geri dönülemez. Bu, kayanın ıslak geçirgenliğine bağlıdır (Sudan su için önyüklemeden sonra su tasarrufu sağlar.) ve veranda geometrisine yardımcı olabilir.

Solubtitude Trapping

CO2 zamanla formasyona dönüşür.Soğuk CO2 tesisatı ve brine arasındaki bağlantı alanı ile, difüzyon katunu ve doğal konveksiyonun (düşük temelli akış) varlığını azaltır.Slightly intenser CO2 don lavabolar, taze brine ile bağlantı kurmak, hızlanan tuzaklar, daha fazla 10-20 yıl boyunca CO2 enjekte edebilir.

Mineral Trapping

Çok uzun zaman ölçekleri ( binlerce yıl boyunca yüzler), silikat mineralleri ile karbonik asit reaksiyonu, calcite, dolomite veya yanrite gibi istikrarlı karbonat mineralleri önleyecek, ancak yüksek miktardaki depolar ve demirleme oranı çok yavaştır.

Karbon Depolama için Jeolojik Formasyonların Avantajları

Karmaşıklığa rağmen, jeolojik formlar bugün mevcut en uygun büyük ölçekli depolama seçeneği haline getiren farklı avantajları sunar.

  • [FONT:0] Küresel kapasiteye sahip: [Dönetici: 0,2.) Derin bir salin aquifers'te tahmin edilen depolama kapasitesi bu yüzyılı ele geçirdi, ancak bu yüzyıla göre ele alındı.
  • [FONT:0) Doğal olarak şunları içerir: Petrol, gaz veya milyonlarca yıl boyunca yağ tutulan formlar, düzgün bir şekilde seçilmişken, bu mühendisin yüzey depolamasının eşleşmesi için bir güvenlik seviyesi sunar.
  • [FONT:0] Mevcut altyapıyı ele alalım: [Döntilmiş petrol ve gaz alanları zaten iyi, boru hatları ve sismik verilere sahiptir. Bu varlıkların yeniden yüklenmesi, depolama maliyetini önemli ölçüde azaltır.
  • [FONT:0]Uzun vadeli istikrar: [Dönetici: [Dönetici: 0,4] Fiziksel ve kimyasal tuzak mekanizmaları zamanla artış gösterir.
  • [0]Minimal yüzey ayak izi: [Dönetici: [Dönetici:0] Enjeksiyon kuyuları ve izleme ekipmanları, depolanan hacime göre küçük bir alan işgal eder. Bu, büyük ölçekli yüzey kesintisi olmadan kırsal bölgelerde ilerlemeye olanak sağlar.

Meydanlar ve Riskler

Jeolojik depolama risksiz değildir. Kamu kabulü, düzenleyici açıklık ve teknik belirsizlik tüm ele alınmalıdır. Aşağıda onları yönetmek için kullanılan birincil zorluklar ve stratejiler vardır.

İndük Seismicity

Yüksek miktarda sıvıyı altyüze geri yükleme, genel olarak küçük (M <) olarak beklenen depremlerin büyüklüğü, genel olarak küçük (M <) kontrol edilmesi ve genel olarak, sismikliklerin üzerinde tespit edilen oranları azaltabilecektir.

Leakage Pathways

Leakage, uzlaşmak kapaklar veya kötü çimento bağları ile meydana gelebilir, uygunsuz olarak terk edilmiş kuyular aracılığıyla veya daha sonra sığa aquifers'e geçilir.En muhtemel yol yolları, iki kaplama ve paketler ile birlikte - düşük basınç ölçümleri, toprak gaz ölçümleri ve atmosferik izleme gibi standart uygulamaları.

Düzenleme ve Yasal Çerçeveler

Birçok ülke kalıcı CO2 depolama için kapsamlı düzenlemelere sahiptir. Uzun vadeli sızıntı, veranda alanı mülkiyeti ve posta izleme için finansal güvence devam etmektedir. Avrupa Birliği'nin CCS Direktifi ve Londra Protokolü değişiklikleri kuruldu, ancak kabul edilemez. ABD'de, EPA Sınıfı VI'nın iyi bir şekilde yönetilmesini ancak uzun vadeli bir sorumluluğu ele almamaktadır.

Maliyet ve Ekonomik Viability

Avantajlara rağmen, jeolojik depolama ücretsiz değildir. Maliyetler site karakterizasyonu, sondaj enjeksiyonu iyi, kompresyon ekipmanı, izleme ve uzun vadeli bir yatırıma bağlı olarak, depolama maliyetleri gelişmiş petrolden 10 ila 50 $ arasında değişmektedir (EOR) depolama ile ilgili olarak, ABD'nin en büyük bileşenidir. 45Q vergi kredisi (şimdiye kadar 85 $ / 60 $) boşlukları güçlendirilmemelidir.

Uzun Süreli Garanti için Teknolojileri Takip Et

CO2 kalıntılarının düzenleyici uyumluluk ve kamu güveninin önemli olduğunu belirtmek. Çok katmanlı bir izleme yaklaşımı işe yaramaktadır.

Down de Takip Et

Wireline log araçları, enjeksiyon bölgesinde ve kap kayanın üzerinde baskı, sıcaklık ve sıvı kompozisyonu ölçebilir. Kalıcı izleme tesisatlarında, fiber optik dağıtılmış sıcaklık ve akustik sensörleri, tesisat davranışı ve iyi bütünlüğü hakkında sürekli veriler sağlar. Down dekan örnekleri CO2 göçü gösteren izciler için analiz edilebilir.

Geophysical Görüntüleme

Tekrarlanan 3D sismik anketler (zaman sonu veya "4D" sismik) CO2 tesisatı ile hareket ettiği gibi CO2 tesisatı görüntüleyebilir, çünkü süperkktik CO2 varlığı sismik hız ve eğimleri değiştirir (kıtlışsal değişiklikler için hassastır).

Yakın ve atmosferik izleme

Yüzeyde, eddy covariance kuleleri, toprak flux odaları ve kızılötesi lazer spektrometreleri CO2 konsantrasyonlarını ölçebilir. Ancak, biyogen kaynaklardan gelen arka akım değişkenliği küçük sızıntıların zorlanmasıdır. Tracer gazlar (örneğin, perfluorokarbonlar) aynı zamanda, ayrı bir parmak izi sağlamak için CO2 ile uyumlu olabilir. Uydu temelli uzaktan algılama (örneğin, OCO-2, MethaneSAT)

Vaka Çalışması: Sleipner – En Uzun Depolama Projesi

1996 yılından bu yana, Norveç Kuzey Denizi'ndeki Sleipner alanı, tespit edilen sızıntıya sahip olan CO2'yi doğal gaz üretiminden Utsira Sand aquifer'e kadar, deniz zemininin altında yaklaşık 1000 metre uzaklıkta bulunan bir salim oluşumuna enjekte etti.Sleipner, derin bir salin aquifers teknik olarak tekrarlama teknikleri için büyük bir test yatağı olduğunu gösterdi.

Gelecek: Storage Security'de inovasyonlar

Araştırma güvenli depolama zarfını genişletmeye devam ediyor. Yapay zeka iyi yerleştirme ve baskı yönetimi gibi dağıtılıyor. Gelişmiş geokimyasal modelleme maden tuzak oranları tahminlerini geliştirir.Temiz:0) Karbon mineralizasyonu) aslında sıfır-riskli depolama sunabilir. ek olarak, Columbia Nehri Basalt Group (U.S.) ve Deccan Tuzağı (India) ile düşük maliyetlidir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Jeolojik formlar uzun vadeli karbon depolama güvenlik temelleridir. Doğal özellikleri - eşitsizlik, permeability, cap rock bütünlük ve geokimyasal reaktivite - Sleipner gibi projelerden saklanıp güvenli bir şekilde kurtulacaklarını fark eder. Endüstri, çok sayıda tuzak mekanizması ve iklim değişikliğine karşı mücadelede sofistike izleme teknolojileri gelişmiştir.