AP23489740 – СО2 айдау ұңғымаларының қабылдағыштық қабілетіне тұздардың тұнуының әсерін зерттеу және СО2 тиімді секвестрациялау үшін тұз тұнуы моделін жетілдіру
Мақсаты – Бұл жобаның мақсаты тұзды сулы горизонттардағы СО2 секвестрленуі кезінде тұзды тұндыру динамикасы туралы іргелі түсінікті дамыту, тұзды кептіру процестері және гетерогенді кеуекті құрылымдардағы тұздың әрекеті бойынша бар зерттеулерге сүйене отырып, көміртекті тиімді секвестрлеуге арналған нақты резервуарлар күрделілігін түсінуге баса назар аудару болып табылады.
Жобаның өзектілігі: CO₂-ді жерасты геологиялық сақтау парниктік газдар шығарындыларын азайтудың тиімді тәсілі болып табылады, алайда оны тұзды сулы горизонттарға айдау тұзды ерітіндінің қайта бөлінуіне әкеледі. Қабат жағдайында жоғары температура мен қысым судың CO₂ фазасына булануын күшейтіп, тұздардың кебуіне және кеуекті ортада шөгуіне себеп болады. Кеуектердің бітелуі қабаттың өткізгіштігін айтарлықтай төмендетіп, ұңғымалардың қабылдағыштығын нашарлатады. Кеуекті орталардың күрделілігі мен гетерогенділігі тұздардың шөгу процестерін сандық тұрғыда зерттеуді қиындатады және тұздардың біркелкі емес таралуына әкелетін кері капиллярлық ағынды тудыруы мүмкін. Процестің кинетикасына кеуектер геометриясы, суланғыштық, айдау жылдамдығы және тұзды ерітіндінің құрамы әсер етеді. Негізгі міндеттердің бірі — кеуек деңгейіндегі процестердің макродеңгейде өткізгіштікке және тұздардың таралуына қалай әсер ететінін түсіну. Зерттеудің мақсаты — CO₂ секвестрациясы кезінде тұз түзілу динамикасы бойынша іргелі білім алу, соның ішінде ерітіндінің кебу механизмдері мен тұздардың гетерогенді ортадағы мінез-құлқына назар аудару. Қолданыстағы зерттеулер болғанымен, олардың нәтижелері шектеулі және әртүрлі геологиялық жағдайларға толық таралмайды. Қазіргі деректер жыныстардың гетерогенділігі мен капиллярлық қарсы ағын және минералдану сияқты факторлардың тұз шөгу процестеріне елеулі әсерін көрсетеді. Алынған нәтижелер CO₂-ді қауіпсіз сақтаудың технологияларын оңтайландыруға және олардың экологиялық әсерін азайтуға мүмкіндік береді.
Ғылыми жетекші: Ph.D. докторы, Гусенов Искандер Шахсаванович
Күтілетін және қол жеткізілген нәтижелер: Тұз құрылымдарының қалыптасуы сипатталып, олардың өсуі мен тығыздалуы кеуек кеңістігінің бітелуіне әкелетіні көрсетілді. Визуализация (CT және микромасштаб) поликристалдық агрегаттардың нуклеация, коалесценция және тығыздалу кезеңдерін анықтап, олардың негізінен кеуек мойындарын бөгеп, арналардың байланыстылығын нашарлататынын көрсетті, бұл қысым айырмасының артуымен және өткізгіштіктің төмендеуімен қатар жүреді. 102 дереккөзге жүргізілген әдеби шолу CO₂ айдау кезінде тұз шөгуі жыныстардың өткізгіштігін 30–86% дейін төмендетуі мүмкін екенін, әсіресе ұңғыма түбі маңындағы аймақтарда, ал құмтастарда 150 мД-дан 50 мД-дан төменге дейін азаятынын растады. Тұнбалардың түрі (карбонаттық, галогенидтік, сульфаттық) химиялық реакциялармен, температурамен, CO₂ фазалық күйімен және ерітіндінің минералдануымен анықталатыны белгіленді. Тұрақты тұз құрылымдарының қалыптасуы үшін оңтайлы жағдайлар және кристал өлшеміне байланысты кебу жылдамдығы анықталды. Микромодельдердегі тәжірибелер гетерогенді ортада тұзбен қанығу ~9,5%-ға жететінін (біртекті ортада ~5,3%), ал кері капиллярлық ағын жергілікті кристалдануды күшейтіп, өткізгіштікті төмендететінін көрсетті. Мезомасштабтық заңдылықтар анықталды: баяу булану кезінде тұнбалар біркелкі таралады, ал жылдам буланғанда төмен өткізгішті аймақтарда қарқынды кристалдану ошақтары түзіледі. Сандық талдау тұнбалардың фракталдық өлшемі 1,6–1,8 аралығында екенін және жергілікті тұз жиналуы кезінде тиімді өткізгіштіктің бастапқы мәннің 45–60%-ына дейін төмендейтінін көрсетті. Алынған нәтижелер тұз түзілу модельдерін нақтылап, кеуекті ортаның гетерогенділігінің кристалдану және қабылдағыштықтың төмендеуі процестеріндегі шешуші рөлін дәлелдейді.
Жарияланымдар тізімі
- Zhumakhanova N., Sepehrnoori K., Delikesheva D., Ismailova J., Khagag F. Reservoir Simulation of CO₂ Flooding vs. CO₂ Huff-and-Puff in Shale Formations: Comparative Analysis of Storage and Recovery Mechanisms // Energies. – 2025. – Vol. 18. – No. 13. – Art. 3337. – DOI: https://doi.org/10.3390/en18133337
- Khagag F.S., Delikesheva D.N., Ismailova D.A., Zhumakhanova N.E., Kaidar A.M., Khusainova A.R. Review of mechanisms and multiscale investigations of salt precipitation in porous media under CO₂ injection conditions // Нефть и газ. – 2025. – № 5 (149). – С. 109–125. – DOI: https://doi.org/10.37878/2708-0080/2025-5.07