德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员使用模型、模拟和储层数据来确定,多盖储存库可能更善于捕获二氧化碳。
所有碳捕获和封存项目的总体目标都是相同的:通过将二氧化碳永久储存在地下,将二氧化碳排放从大气中排除在外。一种方法是将二氧化碳注入一个覆盖着大盖子的储层空间——一个不透水的盖层,可以将气体保持在原位并阻止其轨道上的任何上升流动。几十年来,石油勘探在寻找石油陷阱时一直依赖这种模式,它适用于石油和二氧化碳。但根据德克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局(Bureau of Economic Geology)领导的研究,被数百个较小盖子覆盖的地下储层(统称为“复合限制系统”)可能是长期保持碳困住的更好选择。这对碳储存行业来说是个好消息。这种类型的分布式系统在包括德克萨斯州墨西哥湾沿岸在内的一系列地质环境中很常见。“在美国最大的排放集中地,我们有令人难以置信的水库,但很少有区域性密封。相反,我们所拥有的是很多很多不连续的垂直流动障碍,“德克萨斯大学杰克逊地球科学学院墨西哥湾沿岸碳中心的研究副教授Alex Bump说。“这项研究有一个非常本地化的动机,但应用是全球性的。许多从事碳储存工作的人都扎根于石油和天然气,包括Bump。这两个行业在油藏地质学和流体动力学方面有着相似的知识基础。然而,根据Bump的说法,这也导致了一些关于最佳碳储存情景的假设,即,被证实是石油陷阱的相同类型的盖岩密封储层也应该是储存碳的首选地点。根据Bump的说法,碳氢化合物生产和碳储存之间存在关键差异,这表明重新思考继承的概念。Bump说:“在石油领域,生产目标有利于大容量、集中、流动的堆积,因此我们勘探大型陷阱和具有不透水密封的高渗透性储层。Bump说,同样的模型也适用于碳储存,但使其成为石油生产理想的因素使其储存具有风险。例如,如果密封件中存在泄漏(例如未正确退役的井),则存在大量集中的 CO2 可能会泄漏出去。相比之下,复合封闭系统的多重屏障不仅有助于防止逃逸,还有助于将 CO2 羽流散布到储层的可用孔隙空间中。通过这样做,它们有效地固定了 CO2。即使在可能有逃逸路径的地方,也很少或根本没有移动二氧化碳来喂养它。Bump 比较了盖石和复合方法之间的差异,即用水桶和一堆毛巾捕捉漏水。两者都可以完成这项工作。但是,水不会与毛巾一起溢出。毛巾只是简单地吸收它。在发表在《国际温室气体控制杂志》(International Journal of Greenhouse Gas Control)上的一篇论文中,墨西哥湾沿岸碳中心的Bump及其同事Hailun Ni和Sahar Bakhshian通过展示来自实验模型、数值模拟和实际储层的数据,为用于CO2封存的复合封闭系统提供了案例。他们的实验和数值模型表明,当涉及到有效的限制系统时,屏障的长度和频率是影响最大的两个因素。他们还发现,障碍不必特别大才能有效。即使地质层之间晶粒尺寸的微小减小也足以改变上升的 CO2 羽流的路径,从而有助于将天然气横向扩散到整个储层,而很少向地表迁移。Bump说,下一步议程是传播有关用于碳储存的复合密闭系统的信息。目前,他正在编写一份最佳实践指南,用于寻找和允许这些类型的水库进行二氧化碳封存。“这实际上是关于创建用户手册,”Bump 说。“我们正在弄清楚如何采纳一个好主意并加以应用。墨西哥湾沿岸已经有商业项目正在推进这项工作。我们希望让它成为全球碳储存工具包的标准部分。