Комплексный подход для оптимизации добычи метана из угольных пластов разработали в ТПУ
Результаты опубликованы в журнале Natural Gas Industry B (Q1, IF: 5). Проект реализован при поддержке гранта Передовой инженерной школы (ПИШ-НИР-2024-012).
По словам ученых, добыча метана из угольных пластов может рассматриваться с разных сторон. Во-первых, она позволяет предварительно дегазировать угольный пласт перед его разработкой шахтным или карьерным способом, что делает процесс добычи угля более безопасным, во-вторых, прогнозные ресурсы метана в основных угольных бассейнах России оцениваются более чем 80 трлн м3, что позволяет рассматривать его как самостоятельное полезное ископаемое и делает угольные пласты, залегающие на больших глубинах, интересными для разработки в долгосрочной перспективе.
Вместе с этим, угольные залежи могут быть использованы с целью утилизации CO₂. Закачка CO₂, добавляют исследователи, дополнительно увеличивает отдачу метана, адсорбированного углем. Дополнительно, закачка отходов переработки сельскохозяйственных культур в пласт (например, мелассы или отходов от производства пальмового масла) могут увеличить выработку метана путем генерации его из самой питательной среды и адсорбцией выделяющегося вследствие ее деградации CO₂.
Разработанный подход может быть применен для количественной оценки добычи метана из угольных пластов. Кроме того, возможна раздельная оценка добычи метана на десорбированный из угольной матрицы, образованный в процессе биогенерации и вытесненный за счет CO₂, и образованный в результате закачки питательной среды. Также подход позволяет провести оценку зон максимальной концентрации метана и других компонентов для эффективного планирования бурения и оптимального выбора скважин для закачки CO₂ или питательного раствора.
Ученые отмечают, что предлагаемый подход позволяет учесть гидродинамические, геомеханические, химические и биологические механизмы, охватывающие адсорбцию/десорбцию газа, транспорт питательных веществ и микробную кинетику в единой модели, что особенно полезно начальной стадии разработки угольного пласта. Кроме того, он учитывает и то, что эффективность использования питательных веществ должна варьироваться в зависимости от неоднородности пласта, связности трещин, состава и возраста угля.
«Оптимизация процесса биостимуляции требует проведения обширных и дорогостоящих лабораторных и полевых экспериментов. Численное моделирование является многообещающей альтернативой, однако его практическое применение затруднено неопределенностями, связанными с распространением сети трещин в угольном пласте, трудностями масштабирования лабораторных результатов до полевых условий. В данном исследовании была разработана первая практичная и масштабируемая комплексная модель, которая интегрирует микробную кинетику с многофазным потоком в трещиноватых угольных пластах», — говорит доцент отделения нефтегазового дела ТПУ Шадфар Давуди.
«Текущее состояние — это прототип и доказанная возможность интеграции решения сложных уравнений кинетики разложения питательной среды до воды, углекислого газа и метана в процесс гидродинамического моделирования угольных залежей. В работе показана реализация подхода на синтетической секторной модели угольного пласта. Показана возможность раздельной экономической оценки эффекта от добычи метана, десорбированного из угольной матрицы, вытесненного за счет закачки CO₂ и образованного в результате закачки питательных сред (глюкозы, мелассы и так далее)», — добавляет доцент отделения нефтегазового дела ТПУ Иван Матвеев.
В исследовании принимали участие сотрудники отделения нефтегазового дела и Центра подготовки и переподготовки специалистов нефтегазового дела Инженерной школы природных ресурсов ТПУ.
Источник: Служба новостей ТПУ