أجرى باحثون تجارب حقن نواة في الموقع باستخدام تقنية التصوير بالأشعة السينية السينكروترونية عالية الدقة لتتبع تدفق الغاز متعدد المكونات داخل الفحم المتصدع، بهدف فهم ديناميكيات تخزين ثاني أكسيد الكربون في طبقات الفحم العميقة غير القابلة للتعدين.
تجربة حقن ثاني أكسيد الكربون في طبقات الفحم العميقة
تمثل طبقات الفحم العميقة غير القابلة للتعدين أهدافًا جيولوجية واعدة لتخزين ثاني أكسيد الكربون الدائم نظرًا لسعتها التخزينية الطبيعية الكبيرة وكفاءة الإغلاق الهيكلي. وتمتلك مصفوفات الفحم تقاربًا كيميائيًا أعلى لثاني أكسيد الكربون مقارنة بالميثان الطبيعي، مما يؤدي إلى إزاحة الميثان داخل الإطار المسامي عند الحقن.
تقنيات التصوير المتقدمة تكشف الآليات المجهرية
استخدم الفريق التصوير المقطعي الدقيق بالأشعة السينية السينكروترونية أحادية اللون في الخط الشعاعي للتصوير الطبي في السينكروترون الأسترالي، مما مكن من مسح ثلاثي الأبعاد بدقة ميكرومترية في دقائق معدودة. واستخدم الباحثون الغازات النبيلة الثقيلة كمرايا تصوير مباشرة لسوائل الخزان الطبيعية: الكريبتون نظيرًا للميثان، والزينون نظيرًا لثاني أكسيد الكربون.
نتائج واعدة لتخزين الكربون الجيولوجي
أظهرت النتائج أن تبادل الغاز التنافسي يُعد المحرك الرئيسي لإطلاق الميثان في الطبقات العميقة، بينما يفشل خفض الضغط وحده في إزالة الأنواع المرتبطة بقوة. كما أن الامتصاص والتحلل المتزامن للغازات المتعددة يخفف تشوه المصفوفة، مما يقلل التقلبات الحادة في عرض الكسور. وأكدت قياسات النفاذية أن الحالة المشبعة جزئيًا بثاني أكسيد الكربون أظهرت أقل توصيل هيدروليكي شامل.
نمذجة رياضية تربط المختبر بالحقل
دمج الباحثون معاملات نقل الكتلة المجربة في نموذج ثلاثي الأبعاد للانتشار والامتصاص نُفذ في أدوات محاكاة الخزانات في ماتلاب، مما حسن دقة التنبؤات واسعة النطاق ببدائل فيزيائية موثقة.
