AP23489740 – Исследование влияния осаждения солей на приемистость нагнетательных скважин CO2 и усовершенствование модели осаждения солей для эффективной секвестрации CO2
Цель – Целью данного проекта является разработка фундаментальных представлений о динамике солевых отложений во время секвестрации CO2 в соленых водоносных горизонтах, основываясь на существующих исследованиях процессов высыхания рассола и поведения соли в гетерогенных пористых структурах, с упором на изучение сложностей реальных резервуаров, предназначенных для эффективного улавливания углерода.
Актуальность: Подземное геологическое хранение CO₂ является эффективным способом снижения выбросов парниковых газов, однако закачка в соленые водоносные горизонты приводит к перераспределению соленого раствора. В пластовых условиях высокая температура и давление усиливают испарение воды в CO₂-фазу, вызывая высыхание солей и их отложение в пористой среде. Закупорка пор существенно снижает проницаемость пласта и ухудшает приемистость скважин. Сложность и неоднородность пористых сред затрудняют количественное изучение процессов солеотложения и могут вызывать обратный капиллярный поток, приводящий к неравномерному распределению солей. На кинетику процесса влияют геометрия пор, смачиваемость, скорость закачки и состав соленого раствора. Важной задачей является понимание того, как процессы на уровне пор влияют на проницаемость и распределение солей на макроуровне. Цель исследования — получение фундаментальных знаний о динамике солеобразования при секвестрации CO₂, с акцентом на механизмы осушения и поведение солей в гетерогенных средах. Несмотря на существующие исследования, их результаты ограничены и не универсальны для различных геологических условий. Современные данные подтверждают значительное влияние неоднородности пород и факторов, таких как капиллярный противоток и минерализация, на процессы солеотложения. Полученные результаты будут способствовать оптимизации технологий безопасного хранения CO₂ и снижению их экологического воздействия.
Научный руководитель: Доктор Ph.D., Гусенов Искандер Шахсаванович
Ожидаемые и достигнутые результаты: Получено описание формирования солевых структур и показано, что их рост и уплотнение приводят к закупорке порового пространства. Визуализация (CT и микромасштаб) выявила стадии нуклеации, коалесценции и уплотнения поликристаллических агрегатов, преимущественно блокирующих поровые горловины и ухудшающих связность каналов, что сопровождается ростом перепада давления и снижением проводимости. Литературный анализ 102 источников подтвердил, что солеотложение при закачке CO₂ может снижать проницаемость пород на 30–86%, особенно в призабойных зонах, а в песчаниках — с 150 мД до менее 50 мД. Установлено, что характер осадков (карбонатные, галогенидные, сульфатные) определяется химическими реакциями, температурой, фазовым состоянием CO₂ и минерализацией раствора. Определены оптимальные условия формирования устойчивых солевых структур и зависимость скорости высыхания от размера кристаллов. Эксперименты с микромоделями показали, что в неоднородных средах соленасыщенность достигает ~9,5% (против ~5,3% в однородных), а обратный капиллярный поток усиливает локальную кристаллизацию и снижение проницаемости. Выявлены мезомасштабные закономерности: при медленном испарении осадки распределяются равномерно, при быстром — формируются локальные зоны кристаллизации. Количественный анализ показал фрактальную размерность осадков 1,6–1,8 и снижение эффективной проницаемости до 45–60% от исходной. Полученные результаты уточняют модели солеобразования и подтверждают ключевую роль гетерогенности пористой среды в процессах кристаллизации и потери приемистости..
Список публикаций с ссылками на них
- 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