بخشی از مقاله
چکیده
با گسترش صنایع گوناگون و در پی آن ازدیاد گازهای گلخانه ای در جو زمین، کشورهای مختلف در سال 1997 تحت با قراردادی تحت عنوان پیمان کیوتو بر آن شدند تا از گسترش انتشار این گاز ها در اتمسفر جلوگیری کنند. بهترین روش برای این مهم جدا سازی و ذخیره سازی زیرزمینی کربن دی اکسید میباشد.با وجود مخازن زیاد خالی شده از نفت در ایران، بررسی یکپارچگی کلی سیستم مخزن و پوشسنگ برای نگهداری کربن دی اکسید تزریق شده امری اجتناب ناپذیر می-باشد.در این تحقیق با توجه به داده های مخزن آسماری با لایه پوش سنگ گچساران-1، یک مدل سه بعدی ساخته شده و هدف از این پروژه بررسی تغییرات ژئومکانیکی صورت گرفته در ناحیه زیرمخزن،مخزن و پوش سنگ می باشد.
در این تحقیق پارامترهای مختلفی از جمله جابجایی عمودی پوشسنگ،تغییرات فشار منفذی،تغییرات تنش های افقی و به طور کلی بررسی یکپارچگی پوش سنگ در طی فرآیند تزریق کربن دی اکسید در بازه های زمانی مختلف شبیه سازی شده است. با شبیه سازی های صورت گرفته و تحلیل تنشهای موجود به کمک معیار تشخیص مهر-کولومب1 یکپارچگی مخزن در طول بازه زمانی شبیه سازی شده تزریق حفظ خواهد شد.
.1 مقدمه
وابستگی جهان به سوخت های فسیلی به عنوان منبع اصلی انرژی موجب افزایش روزافزون گازهای گلخانه ای مخصوصا CO2می شود. سهم هر منبع انرژی در سوخت در سال 2004 در جدول 1-1 امده است:
جدول - - 1-1 درصد استفاده از منابع انرژی - استینولدت و همکاران - - 2006 - 2
طبق جدول 1-1 سهم سوخت های فسیلی مثل نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ در تامین نیاز انرژی جهانی در سال 2004 حدود 79 درصد بوده است. و مطابق پیش بینی ها این میزان به علت بازدهی بالا، عملکرد خوب و در دسترس بودن سوخت های فسیلی در سال 2030 به 80 درصد خواهد رسید.
با توجه به زیاد شدن تولید و انتشار گازهای گلخانه ای در اتمسفر و در پی آن تغییرات شدید آب و هوایی و گرم تر شدن کره زمین ،کشورها تحت عنوان پیمان کیوتو در سال 1997 تصمیم گرفتند تا به نحوی جلوی افزایش انتشار این نوع گاز ها در اتمسفر را بگیرند که با توجه به راه حل های ارائه شده جداسازی و ذخیرهسازی کربن1 بهترین و کارآمدترین راه حل موجود بود که شامل سه فرآیند جمعآوری، انتقال و ذخیرهسازی است. در این خصوص وجود یک لایه نگهدارنده که مانع نشت و خروج گاز پس از ذخیرهسازی آن در دراز مدت شود بسیار حائز اهمیت میباشد که مسئولیت آن بر عهده پوشسنگ2 مخزن است.تزریق CO2 فشار منفذی را افزایش میدهد و پوش سنگ را مستعد برای شکست میکند .
طبق جدول 2-1 ،%45 از کل انتشارات طی 30 سال آینده تنها با ذخیره سازی در مخازن تخلیه شده نفت و گاز به تنهایی قابل دفن است، که موجب کاهش مقدار کل انتشاربه اندازه چشم گیری می شود.
جدول - - 2-1 پیش بینی منابع مختلف جهت ذخبره سازی کربن دی اکسید
نشت گاز از مخزن ممکن است خطرات جبران ناپذیری برجای بگذارد،از جمله آنکه ممکن است باعث آلودگی آبها شده و یا با نفوذ به سطح منجر به خطرات جانی و زیست محیطی شدیدی گردد. همچین نشت گاز میتواند کل پروژه انجام شده را در معرض شکست قرار داده و در بعد اقتصادی نیز بحرانزا باشد.در نتیجه میبایست پس از مطمئن شدن از انجام پذیری موفقیت آمیز پروژه با استفاده از آزمایشات امکان سنجی،اقدام به آغاز پروژه نمود.
در بحث یکپارچگی4 پوشسنگ در خارج از کشور مطالعات مختلفی صورت گرفته و مقالاتی وجود دارد که از جمله آنها می-توان به تحقیقات راتکویست و تسانگ - 2002 - 5، ویدال-جیلبرت و همکاران - 2009 - 6، شی و دوروکان - 2009 - 7، روهمر و سیدی - 2010 - 8، شوکلا و همکاران - 2011 - 9، ویلاراسا و همکارن - 2011 - 10، گودرزی - 2013 - و تیتینی و همکاران1 - 2014 - ،ون بین و همکاران - 2 - 2015 و ژیاچون لی و همکاران - 2016 - 3 اشاره کرد. در داخل کشور اولین کار در این زمینه توسط کمری و همکاران در سال 1389 در دانشگاه صنعتی سهند در زمینه نشت CO2 از پوشسنگ بر اثر غلبه فشار گاز بر نیروهای مویینگی انجام شد.
.2 مبانی نظری
فرآیند جمع آوری و ذخیرهسازی CO2 شامل سه مرحله است:
- 1 جمع آوری و جداسازی CO2
- 2 فشردهسازی و انتقال CO2 به محل مورد نظر
- 3 ذخیرهسازی CO2 در سازندهای زیرزمینی
1-1-2 جمع آوری و جداسازی CO2
شروع فرایند جمع آوری و ذخیرهسازی CO2 وقتی است که CO2 جمعآوری شده و به شکل غلیظ شده بازتولید میشود تا انتقال و ذخیره کردن آن راحتتر باشد. سه روش اصلی برای جمعآوری CO2 وجود دارد: الف - جمعآوری پیش از احتراق4 ب - جمعآوری پس از احتراق5 و ج - جمعآوری احتراق اکسی- سوخت.6 تکنولوژیهای جمع آوری موجود فعلی از نظر تئوری 90 درصد بازدهی دارند یعنی 90 درصد انتشارات را از جریان مورد نظر حذف میکنند.
وقتی CO2 از گاز خارج شده از دودکش7 ناشی از احتراق سوختها استخراج شود، به آن جمع آوری پساحتراق میگویند. در حال حاضر اکثر نیروگاههای تولید برق از این روش استفاده نمیکنند زیرا توجیه اقتصادی مناسبی برای این روش جمع-آوری CO2 وجود ندارد. با این وجود این روش با تکنولوژیهای موجود قابل اجراست .
جمعآوری پیش از احتراق شامل جداسازی CO2 قبل از اینکه جریان حاوی هیدروژن و CO2 دچار سوختن شود است و با واکنش دادن سوخت مورد نظر با هوا یا بخار به منظور تولید هیدروژن انجام میشود.
جمعآوری احتراق اکسی- سوخت نیز مانند روش پیش احتراق است، فقط در این روش به جای هوا یا بخار، سوخت با اکسیژن خالص واکنش داده میشود تا جریان مجزایی از CO2 به دست آید. جریان حاوی CO2 داری آب نیز است که جدا کردن آنها از یک دیگر راحت است. این روش هنوز در دست بررسی است زیرا دمای لازم برای فرآیند سوختن اکسیژن خالص بسیار بالا است و درحدود 3500°C است.
2-1-2 فشرده سازی و انتقال CO2 به محل مورد نظر
فرایند جمع آوری CO2 تنها زمانی عملی و امکانپذیر است که حجم جمع آوری و انتقال داده شده به اندازه کافی زیاد باشد. نمونههایی از منابع عظیم تولید کننده CO2 با حجم بالا نیروگاههای تولید برق و کارخانههای صنعتی بزرگ هستند
