شبيه‌سازي ذخيره‌سازي دي‌اكسيد كربن در آبخوان‌هاي شور با استفاده از نرم‌افزار CMG

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نفت

كارشناسي ارشد

افزايش فزاينده غلظت دي‌اكسيد كربن (CO₂) در جو، يكي از محرك‌هاي اصلي تغييرات اقليمي جهاني است و همين امر توسعه و به‌كارگيري راهبردهاي مؤثر كاهش انتشار را ضروري مي‌سازد. فناوري جذب و ذخيره‌سازي كربن (CCS)، به‌ويژه در آبخوان‌هاي عميق شور، يكي از مهم‌ترين روش‌ها براي جداسازي و ذخيره حجم‌هاي زياد CO₂ صنعتي محسوب مي‌شود. با اين حال، كارايي و ايمني بلندمدت اين ذخيره‌سازي زمين‌شناختي تحت تأثير جريان چندفازي و مكانيسم‌هاي به‌دام‌افتادگي پيچيده قرار دارد و براي بهينه‌سازي آن‌ها به ابزارهاي پيش‌بيني‌كننده دقيق نياز است. در اين پژوهش، از شبيه‌سازي عددي پيشرفته با استفاده از شبيه‌ساز تركيبي GEM متعلق به Computer Modelling Group (CMG) براي ارزيابي و بهينه‌سازي فرايند ذخيره‌سازي CO₂ در يك آبخوان شور عميق استفاده شده است. يك روش سيستماتيك شامل مراحل زير توسعه يافت، ساخت مدل سه‌بعدي همگن، كاليبراسيون معادله حالت پنگ-رابينسون براي توصيف دقيق رفتار فازي CO₂–آب‌نمك، تعريف تعاملات سنگ–سيال. در اين مطالعه، 10 سال تزريق CO₂ و سپس يك دوره پايش بلندمدت شبيه‌سازي شد تا تكامل ديناميكي مكانيسم‌هاي به‌دام‌افتادگي شامل ساختاري، باقيمانده و انحلالي ارزيابي شود. نتايج به‌طور واضح نشان مي‌دهد كه جدايش ثقلي نقش غالب دارد و به پيش‌روي قائم و جانبي توده CO₂ درست در زير سنگ‌پوش (caprock) منجر مي‌شود. همچنين يك حباب فشاري قابل‌توجه در اطراف چاه تزريق ايجاد مي‌شود كه اهميت حياتي مديريت فشار براي جلوگيري از مخاطرات ژئومكانيكي را نشان مي‌دهد. بررسي ويژگي‌هاي ديناميك مخزن—به‌ويژه تغييرات تراوايي نسبي گاز—شاهدي بر فعال شدن تدريجي به‌دام‌افتادگي باقيمانده است؛ مكانيسمي كه با گذر زمان بخش زيادي از توده CO₂ را غيرمتحرك كرده و امنيت ذخيره‌سازي را افزايش مي‌دهد. به‌دام‌افتادگي انحلالي نيز از همان ابتدا آغاز مي‌شود و مسير پايداري دائمي بلندمدت را رقم مي‌زند. در جمع‌بندي، اين پايان‌نامه يك چارچوب شبيه‌سازي معتبر با استفاده از CMG-GEM ارائه مي‌دهد و ماهيت چندمكانيسمي ذخيره‌سازي CO₂ را نشان مي‌دهد؛ جايي كه به‌دام‌افتادگي ساختاري، باقيمانده و انحلالي به‌صورت پي‌درپي عمل كرده و ذخيره‌سازي ايمن و دائمي را تضمين مي‌كنند. يافته‌ها بينش‌هاي كليدي براي طراحي استراتژي‌هاي تزريق و پروتكل‌هاي ارزيابي ريسك فراهم كرده و به اجراي عملي فناوري CCS در تلاش جهاني براي مقابله با تغييرات اقليمي كمك مي‌كند.

236316

مخازن

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان