Қазақстанның мұнай-газ саласының хабаршысыҚазақстанның мұнай-газ саласының хабаршысы2707-42262957-806XKMG Engineering10878110.54859/kjogi108781Научная статьяРоль капиллярного гистерезиса в повышении эффективности улавливания и стабильности хранения CO₂ХорамианР.reza.khoramian@nu.edu.kzhttps://orcid.org/0009-0008-7775-3816ПурафшариП.<p>профессор</p>peyman.pourafshary@nu.edu.kzhttps://orcid.org/0000-0003-4600-6670РиазиМ.<p>ассоциированный профессор</p>masoud.riazi@nu.edu.kzhttps://orcid.org/0000-0002-6843-621XШкола горного дела и наук о Земле, Назарбаев Университет110420257190991609202428112024Copyright © 2025, Хорамиан Р., Пурафшари П., Риази М.2025<p><strong>Обоснование.</strong> Усиление воздействия изменения климата требует инновационных подходов к снижению уровня CO₂ в атмосфере. Улавливание и хранение углерода обеспечивает действенное решение путём секвестрации CO₂ в геологических коллекторах. Понимание роли капиллярного гистерезиса в улавливании CO₂ имеет решающее значение для оптимизации эффективности улавливания и хранения углерода.</p> <p><strong>Цель.</strong> Цель данного исследования является изучение влияния капиллярного гистерезиса на эффективность улавливания CO₂ в солёных водоносных горизонтах с помощью детальных имитационных моделей и переменных значений гистерезиса.</p> <p>Материалы и методы. Для моделирования закачки и миграции CO₂ в солёные водоносные горизонты глубиной 1200–1300 м было использовано современное программное обеспечение CMG. В модели, первоначально насыщенной рассолом, применялась поочередная закачка воды и газа при значениях гистерезиса 0,2, 0,3, 0,4 и 0,5 для оценки влияния этих значений на эффективность улавливания CO₂.</p> <p><strong>Результаты.</strong> Моделирование показало прямую положительную корреляцию между величиной гистерезиса и эффективностью улавливания CO₂. При значении гистерезиса 0,5 было достигнуто почти стопроцентное улавливание CO₂. Такое повышение эффективности объясняется тем, что более сильные капиллярные силы эффективнее иммобилизуют CO₂ и снижают его подвижность в сторону покрова продуктивного пласта, тем самым минимизируя риски утечки.</p> <p><strong>Заключение. </strong>Исследование подчеркивает ключевую роль капиллярного гистерезиса в повышении эффективности секвестрации CO₂. Более высокие значения гистерезиса улучшают долгосрочную стабильность хранилища, подчеркивая необходимость оптимизации стратегий поочередной закачки воды и газа в системах улавливания и хранения углерода.</p>CO₂ storagecapillary hysteresissaline aquifersWAG injectionclimate change mitigationCO₂ сақтаукапиллярлық гистерезистұзды сулы горизонттаркезектесіп су мен газ айдауклиматтың өзгеруін азайтухранение CO₂капиллярный гистерезиссоленые водоносные горизонтыпоочередная закачка воды и газасмягчение последствий изменения климата1.Sarkodie S.A., Owusu P.A., Leirvik T. Global effect of urban sprawl, industrialization, trade, and economic development on carbon dioxide emissions // Environmental Research Letters. 2020. Vol. 15, N 3. doi: 10.1088/1748-9326/ab7640.2.Mishra R.K., Dubey S.C. Solar activity cause and effect of climate variability and their various impacts. British Journal of Multidisciplinary and Advanced Studies. 2023. Vol. 4, N 2. P. 21–38. doi: 10.37745/bjmas.2022.0133.3.Kelemen P., Benson S.M., Pilorgé H., et al. An overview of the status and challenges of CO₂ storage in minerals and geological formations // Frontiers in Climate. 2019.Vol. 1. doi: 10.3389/fclim.2019.00009.4.Ilavya A., Patel K., Bera, A. Chapter Two – Underground carbon storage. In: Rahimpour M.R., Makarem M.A., Meshksar M., editors. Advances and Technology Development in Greenhouse Gases: Emission, Capture and Conversion. Greenhouse Gases Storage and Transportation. Elsevier, 2024. P. 25–44.5.Iglauer S. Optimum storage depths for structural CO₂ trapping // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2018. Vol. 77. P. 82–87. doi: 10.1016/j.ijggc.2018.07.009.6.Moghadasi R, Goodarzi S, Zhang Y., et al. Pore-scale characterization of residual gas remobilization in CO₂ geological storage // Advances in Water Resources. 2023. Vol. 179. doi: 10.1016/j.advwatres.2023.104499.7.Bashir A., Ali M., Patil S., et al. Comprehensive review of CO₂ geological storage: Exploring principles, mechanisms and prospects // Earth-Science Reviews. 2024. Vol. 249. doi: 10.1016/j.earscirev.2023.104672.8.Sasowsky I.D., White W.B., Webb J.A. Acid mine drainage in karst terranes: geochemical considerations and field observations. In: Beck B.F., editor. Karst Geohazards. London : Routledge, 1995. P. 241–247.9.Burnside N.M., Naylor M. Review, and implications of relative permeability of CO₂/brine systems and residual trapping of CO₂ // International Journal of greenhouse gas control. 2014. Vol. 23. P. 1–11. doi: 10.1016/j.ijggc.2014.01.013.10.Sedaghatinasab R., Kord Sh., Moghadasi J., Soleymanzadeh A. Relative permeability hysteresis and capillary trapping during CO₂ EOR and sequestration // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2021. Vol. 106. doi: 10.1016/j.ijggc.2021.103262.11.Zapata Y., Kristensen M.R., Huerta N., et al. CO₂ geological storage: Critical insights on plume dynamics and storage efficiency during long-term injection and post-injection periods // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2020. Vol. 83. doi: 10.1016/j.jngse.2020.103542.12.Edlmann K., Hinchliffe S., Heinemann N., et al. Cyclic CO₂–H₂O injection and residual trapping: implications for CO₂ injection efficiency and storage security // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2019. Vol. 80. P. 1–9. doi: 10.1016/j.ijggc.2018.11.009.13.Shaw D., Mostaghimi P., Armstrong R.T. The dynamic behavior of coal relative permeability curves // Fuel. 2019. Vol. 253. P. 293–304. doi: 10.1016/j.fuel.2019.04.107.