Передовая инженерная школа Новосибирского государственного университета (ПИШ НГУ) совместно с китайским университетом Тунцзи (Шанхай) создала математические модели и систему инструментов мониторинга, предназначенные для оценки безопасности захоронения углекислого газа в геологических структурах. Об этом сообщила пресс-служба НГУ 29 января.
Разработка направлена на совершенствование технологии улавливания и захоронения углекислого газа — одного из перспективных методов сокращения парниковых выбросов. Технология предполагает закачку CO₂ в изолированные геологические структуры, включая уже выработанные месторождения углеводородов, с последующей изоляцией газа на срок от нескольких десятков до сотен лет. Критически важная задача при этом — исключить риск утечек газа на поверхность.
Математические модели разрушения скважин
Исследователи разработали несколько математических моделей, описывающих механизмы разрушения скважин по техногенным причинам. Особое внимание было уделено цементной оболочке — элементу конструкции, герметизирующему скважину и считающемуся её наиболее уязвимым звеном. Модели учитывают как механические, так и температурные воздействия, возникающие в процессе закачки газа. Также в них заложены сценарии отслоения цемента с образованием каналов, через которые возможна утечка.
Параллельно команда отрабатывала системы мониторинга, способные обнаруживать утечки на ранних стадиях. Для этого применялись акустические методы и распределённая термометрия: датчики регистрируют характерные шумы и изменения температуры в скважине. Разработанные подходы прошли проверку на специальном экспериментальном стенде, где в уменьшенном масштабе воспроизводился процесс закачки углекислого газа.
Географическая специализация партнёров
Работа велась в кооперации с университетом Тунцзи, при этом китайские партнёры сосредоточились на условиях, характерных для базальтовых шельфов в районе Шанхая, а новосибирские учёные — на геологических особенностях осадочных пород, распространённых в России. Такое распределение задач позволило охватить широкий спектр возможных геологических условий захоронения газа.
Практическую заинтересованность в результатах проекта проявила одна из российских компаний нефтегазовой отрасли, которая рассматривает зрелые скважины как потенциальные хранилища углекислого газа. По словам учёных, полученные компетенции могут быть востребованы также для оценки рисков разрушения цементной оболочки обсаженной скважины при других технологических операциях, предполагающих интенсивное воздействие на скважинную конструкцию.