Ученые из Имперского колледжа Лондона и исследовательского консорциума Science and Solutions for a Changing Planet провели одно из самых масштабных исследований подземного хранения CO2 и выяснили, насколько безопасно использовать для этих целей истощенные газовые месторождения.
Такой формат хранения рассматривается как один из ключевых элементов европейской климатической стратегии. Европейский союз и Великобритания рассчитывали ежегодно улавливать и закачивать под землю сотни миллионов тонн углекислого газа, превращая инфраструктуру хранения CO2 в неотъемлемую часть экологически чистой энергетики. Южная часть Северного моря выглядела идеальной площадкой для этого. Там сосредоточены мощные пористые пласты, десятилетиями служившие основой газодобычи и прекрасно изученные благодаря тысячам скважин и обширным архивам данных.
Но за внешней простотой скрывается серьезная проблема. За полвека интенсивной добычи регион был буквально изрешечен скважинами. Их здесь можно насчитать более двух тысяч, многие бурились в эпоху, когда требования к безопасности были намного мягче. Такие скважины могут стать слабым звеном. Если цементация нарушена, а заглушки установлены по устаревшим стандартам, любой подъем давления в пласте может привести к утечке.
Чтобы оценить масштаб риска, ученые проанализировали такие крупные проекты по хранению CO2, как Viking, Camelot и Poseidon. Все три работают в гигантском песчанике на глубине около 2 км.
Проект Viking расположен примерно в 100 километрах к востоку от побережья Линкольншира, где планируется закачивать до 15 млн. тонн CO2 ежегодно. В перспективе территория закачки может расшириться вверх по разрезу, задействовав бунтерские соляные аквиферы и добавив еще несколько сотен миллионов тонн вместимости. Проект Camelot расположен южнее и включает не только упомянутый истощенный пласт, но и перспективную структуру BC-18 в молодом бунтерском горизонте. Официально его мощность оценивается в 70-100 млн. тонн CO2, но фактический потенциал может быть существенно выше. Начальный объем закачки молодого проекта Poseidon составит около 1,5 млн. тонн в год, но затем он должен увеличиться до 40 млн. тонн. На всех трех проектах закачка осуществляется через несколько точек, размещенных на расстоянии 8-9 километров друг от друга.
Моделирование показало, что при закачке в пласте формируется компактный пузырь CO2, а также распространяется зона повышенного давления. Ученые выяснили, что сам углекислый газ ведет себя довольно предсказуемо. Радиус не превышает 0,6 км, что позволяет выбирать места для новых инжекционных скважин так, чтобы CO2 не приближался к старым стволам.
Гораздо более значимым фактором оказалось распределение давления. Оно расходилось на десятки километров, выходя далеко за пределы лицензий. Для проекта Camelot, например, зона влияния в моделировании достигала 35 км и пересекала сотни старых скважин, включая те, что отнесены к категории повышенного риска.
Ученые детально изучили 2284 скважины, оценив вероятность нарушения их целостности. Около 18% попали в опасную зону. Это старые или плохо задокументированные стволы, пробуренные до ужесточения норм в 1996 году. Именно они становятся потенциально уязвимыми, когда фронт повышенного давления достигает их глубин.
Хотя максимальные значения давления остаются ниже порогов, которые могли бы вытолкнуть пластовые воды на морское дно, ученые подчеркивают, что для долгосрочной безопасности потребуется новая система координации операторов. Именно состояние старых скважин станет ключевым условием для превращения Северного моря в полноценный хаб хранения CO2.
