Введение
Компания Sleipner, расположенная в норвежском секторе Северного моря, является самым длительным в мире проектом промышленного хранения данных (1996).
В этой статье сначала излагаются предпосылки и обоснование операции по хранению CO2. Затем в нем описываются геологические условия, включая основные свойства коллектора и вскрышных пород. Объясняются цели программы мониторинга и описываются основные ее результаты. Наконец, мониторинг осуществляется в контексте недавно разработанного европейского законодательства о хранении, с упором на ключевые нормативные требования, такие как прогнозирование, моделирование, верификация и обнаружение утечек.
Предыстория
Установка впрыска CO2 в Sleipner началась в 1996 году. Природный газ, добываемый на газовом месторождении Sleipner Vest на глубине от 3400 до 3600 м, содержит около 9 % CO2. Чтобы газ соответствовал техническим характеристикам, он должен быть уменьшен до менее чем 2,5%, поэтому CO2 разделяется на платформе Sleipner с помощью аминовых газоочистителей.
До введения норвежского морского углеродного налога выделенный CO2 был бы выброшен в атмосферу, но в ответ на это законодательство компания Statoil и ее партнеры ExxonMobil и Total приняли решение о разработке месторождения с обратной закачкой CO2 в большую недра - Utsira Sand. Весь процесс инъекций и хранения является экономически эффективным, при этом общая сумма налогов не должна превышать затраты на хранение.
Выделенный CO2 содержит от 1 до 2% метана и закачивается в региональный солевой водоносный горизонт песчаный горизонт Уцира-Сан.
Закачивание осуществляется через одну наклонную скважину, расположенную на глубине 1012 м ниже уровня моря, примерно на 200 м ниже вершины коллектора.
С 1996 года CO2 вводится с относительно равномерной скоростью около одного миллиона тонн в год, при этом ожидается, что добыча газа будет продолжаться еще около десяти лет. К концу 2011 года более 13 млн. тонн CO2 хранилось в надежном месте.
С этой конфигурацией скважина находится под плавучим шлейфом CO2. Это важно по двум причинам.
Во-первых, шлейф не оказывает влияния на ствол скважины, поэтому он не представляет риска локализации разливов.
Во-вторых, невозможно проводить непосредственный контроль или прямые измерения шлейфа.
Уцирское водохранилище
Водохранилище Слейпнер - это песок Уцира, солевой водоносный горизонт регионального значения. Он является частью поздней кайнозойской последовательности бассейна Северного моря и простирается более чем на 400 км с севера на юг и между 50 и 100 км с востока на западе.
Его восточные и западные границы определяются стратиграфическим истечением, на юго-западе он переходит в более мелкозернистые отложения сбоку, а на севере занимает узкое, углубляющееся русло.
На местном уровне, особенно на севере, характер выпадений весьма сложен, причем в некоторых изолированных центрах выпадений и в менее крупных районах в пределах основного центра выпадений наблюдаются не выпадения.
Верхняя поверхность песка Уциры обычно колеблется довольно плавно в диапазоне глубин от 550 до 1500 м и имеет глубину около 800-900 м вблизи города Слейпнер.
В песке водохранилища выделяются два основных отложения, один на юге, вокруг Слейпнера, толщина которых локально превышает 300 м, а другой около 200 км к северу, толщина которых приближается к 200 м.
В окрестностях водохранилища компания Sleipner выполнила детальное отображение структуры водохранилища с использованием сейсмических данных 3D.
Вершина песка Уциры в целом углубляется на юг, но в деталях она слегка недолговечна с небольшими куполами и долинами. Точка закачки CO2 расположена под небольшим куполообразным элементом, который поднимается примерно на 12 м над окружающим топографией топографического покрытия.
Основание песка Уциры структурно более сложное и характеризуется наличием многочисленных курганов, интерпретируемых как грязевые воронки. Обычно они имеют высоту около 100 м и наносится на карту изолированными круглыми куполами диаметром 1-2 км или нерегулярными, удлиненными телами различной ориентации, длиной до 10 км.
Грязевой мембран связан с локальными разломами, которые разрушают основание песка Уциры, но не влияют на верхнюю часть водохранилища или его капрок (Цвайгель и др., 2004). Существенного разлома со структурным происхождением нет.
Песок Уциры состоит из сложенных внахлестку перекрывающихся "курганов" очень низкого рельефа, интерпретируемых как отдельные фан-лопасти и обычно разделенных тонкими прослойками ароматических пород внутри водохранилища.
Условия выпадения неопределенны; многие считают, что это мутный песок, осажденный в умеренно глубоких водах (Грегерсон и др. 1997), но было также предложено установить мелководный шельф.
На каротажных стволах песок Уциры характеризуется острой поверхностью и основанием , при этом доля чистого песка в коллекторном блоке обычно превышает 70%.
Не-песчаная фракция в основном соответствует тонким глинистым породам (обычно толщиной около 1 м), пиками которых являются гамма-лучи и резистивные каротажи.
В районе Слейпнера более толстый, горизонтально устойчивый слой "пятиметровой амурской породы" отделяет верхний песчаник от основного резервуара под ним.
Слои глинистых пород представляют собой важные барьеры проницаемости в песке резервуара и оказывают значительное влияние на миграцию CO2 через резервуар (Arts et el. 2004).
Образцы керна и бурового шлама показывают, что песок Уциры в основном мелкозернистый и в основном не цементированный.
Оценки пористости керна, основанные на микроскопии и лабораторных экспериментах, находятся в диапазоне от 27% до 42%, а региональные оценки пористости по каротажным стволам находятся в диапазоне от 35 до 40%.
Показатели проницаемости соответственно высоки, а измеренные значения (как для керна, так и для воды) варьируются от 1 до 8 Дарси.
