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: ЕС и Великобритания рассчитывают ежегодно улавливать и закачивать под землю сотни миллионов тонн углекислого газа, превращая инфраструктуру хранения CO₂ в неотъемлемую часть будущей «чистой» энергетики – такую же базовую и обязательную, как сети электроснабжения или магистральные газопроводы. Южная часть Северного моря выглядит идеальной площадкой для этого: здесь 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 буквально изрешечен скважинами – их здесь более двух тысяч. И многие бурились в эпоху, когда требования к безопасности были куда мягче, чем сегодня. Такие «наследованные» скважины могут стать слабым звеном: если цементация нарушена или заглушки установлены по устаревшим стандартам, любой подъем давления в пласте может открыть путь для утечки.
Чтобы оценить масштаб риска, исследователи проанализировали три крупнейших британских проекта по хранению CO₂: Viking, Camelot и Poseidon. Все три работают в пласте Leman Sandstone – гигантском песчанике на глубине около 2 км.
Viking – самый продвинутый из них. Он расположен примерно в 100 километрах к востоку от побережья Линкольншира, где планируется закачивать до 15 млн тонн CO₂ ежегодно. В перспективе проект может расшириться вверх по разрезу, задействовав бунтерские соляные аквиферы и добавив еще несколько сотен миллионов тонн вместимости. Camelot расположен южнее и включает не только истощенный пласт Leman Sandstone, 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. Poseidon – самый молодой проект. Его начальный объем закачки составит около 1,5 млн тонн в год, но затем он должен увеличиться до 40 млн тонн. Аналогично остальным, у него предусмотрено «второе дыхание» – перевод закачки в аквифер BC-9, что может увеличить общую вместимость до миллиарда тонн.
Для всех трех проектов закачка должна вестись через несколько точек, размещенных на расстоянии 8-9 километров друг от друга.
Моделирование показало, что при закачке в пласте происходят два ключевых процесса: формируется компактный «пузырь» CO₂ и распространяется зона повышенного давления. Используя аналитический инструмент CO2BLOCK, исследователи выяснили, что сам углекислый газ ведет себя довольно предсказуемо: радиус «пятна» не превышает 0,6 км. Это 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 Camelot, например, зона влияния в моделировании достигала 35 км и пересекала сотни старых скважин, включая те, что отнесены к категории повышенного риска.
Команда детально изучила 2284 скважины, ранжировав их по вероятности нарушения целостности. Около 18% попали в «красную» 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 (то есть угрозы масштабного прорыва нет), исследователи подчеркивают: для долгосрочной безопасности потребуется новая система координации операторов и, вероятно, дорогостоящая ремедиация части старых скважин. Поскольку именно состояние этих скважин станет ключевым условием для превращения Северного моря в полноценный европейский хаб хранения CO₂.
