将处于开发后期的页岩气生产井重新用于CO₂注入，不仅可以延长这些资产的使用寿命，还能在缺乏咸水层储存资源的地区提供替代的碳储存机会。本研究对宾夕法尼亚州格林县的一口单井和一组压裂水平井进行了动态多相储层模拟，以评估阿巴拉契亚盆地马塞勒斯页岩的CO₂储存潜力。储层模型根据过去十年中单个平台的历史气产量（总计570亿标准立方英尺）进行了拟合。在气田生产后，模拟了多种CO₂注入情景，模型中纳入了CH₄-CO₂吸附-解吸的关键物理过程。
单井模型的结果表明，一口在十年前生产了82亿标准立方英尺CH₄的井，其CO₂储存潜力为60万吨。值得注意的是，80%的总CO₂储存量在注入的前五年内实现。井簇模型的结果表明，通过接入8口水平井，该井场的CO₂储存量可能超过300万吨。本研究建议，评估CO₂储存潜力时，不仅要考虑气产量历史和压裂岩体积等关键参数，还要考虑整个储层的开采历史和枯竭程度。
CMG软件应用情况
在本研究中，使用了CMG（Computer Modelling Group Ltd.）提供的研究软件许可证进行模拟。CMG软件被用于进行储层模拟，包括动态多相储层模拟，以评估马塞勒斯页岩的CO₂储存潜力。模拟涉及了CH₄-CO₂吸附-解吸过程，并使用了Langmuir等温吸附模型。通过历史拟合，模型能够准确拟合历史甲烷产量数据，为CO₂注入前建立初始条件。
结论
本研究表明，将单个马塞勒斯页岩气井从生产转换为CO₂注入，可能储存超过50万吨的CO₂，而一个井场可能有潜力储存数百万吨的CO₂。鉴于马塞勒斯页岩生产井数量众多，且生产历史超过十年，马塞勒斯页岩可能是阿巴拉契亚盆地实现碳捕获、利用和储存技术部署的关键碳储存资源。分阶段将多个相邻的水平页岩气井从气生产转换为CO₂注入是一种可以实现大量安全CO₂储存的方法，并且可以带来提高页岩气采收率的额外好处。
