بررسی عددی نشت هیدروژن از ذخیره سازی در آبخوان از طریق شبکه شکستگی ها با استفاده از مدل شکستگی گسسته تعبیه شده (EDFM)

هیدروژن به عنوان یک حامل انرژی پاک و پایدار، نقش مهمی در گذار به سیستم های انرژی کم کربن ایفا می کند. با این حال، نشت آن از مخازن زیرسطحی، به ویژه از طریق شبکه های شکستگی در سنگ پوش (کپ راک)، یکی از چالش های اساسی در مسیر ذخیره سازی ایمن و کارآمد به شمار می رود. این پژوهش با بهره گیری از روش های مدل سازی پیشرفته شامل شبکه شکستگی گسسته (DFN) و مدل شکستگی تعبیه شده (EDFM) در چارچوب ترکیبی، به بررسی رفتار نشت هیدروژن از طریق شبکه های شکستگی در کپ راک آبخوان ها پرداخته است. شبیه سازی ها با تمرکز بر پارامترهای کلیدی نظیر بازشدگی شکستگی، چگالی سطحی شکستگی (P۳۲)، نرخ و زمان بندی تزریق، و موقعیت لایه تزریق نسبت به سنگ پوش انجام شد. نتایج نشان داد افزایش بازشدگی شکستگی از ۰.۰۰۱۸۷۶ به ۰.۰۰۶۲۷۳ میلی متر و چگالی سطحی از ۰.۸ به ۱.۶، نرخ نشت هیدروژن را به طور غیرخطی و قابل توجهی افزایش می دهد که این رفتار با قانون مکعبی جریان در شکستگی ها مطابقت دارد. همچنین، تزریق سریع تر با حجم ثابت در مدت زمان کوتاه تر، منجر به کاهش نشت تجمعی و درصد نشت شد. تزریق در لایه های نزدیک تر به سنگ پوش به دلیل تقویت گرادیان فشاری، میزان نشت را به شکل محسوسی افزایش داد. روش EDFM با ارائه نتایجی مشابه مدل مرجع pEDFM و هزینه محاسباتی کمتر، دقت و کارایی خود را به عنوان ابزاری موثر برای مدل سازی نشت هیدروژن اثبات کرد. این یافته ها راهکارهایی عملی برای بهینه سازی ذخیره سازی زیرسطحی هیدروژن و کاهش ریسک های مرتبط با نشت ارائه می دهند. مقدمه با توجه به ضرورت گذار جهانی به منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر برای مقابله با تغییرات اقلیمی، هیدروژن به عنوان حامل انرژی پاک، با چگالی انرژی بالا و بدون انتشار کربن در محل مصرف، نقش کلیدی در کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی ایفا می کند. ذخیره سازی زیرزمینی هیدروژن، به ویژه در آبخوان های شور، یکی از گزینه های مناسب برای پاسخ گویی به نوسانات فصلی تقاضای انرژی است. با این حال، نشت هیدروژن از مخازن زیرسطحی یکی از چالش های جدی در مسیر بهره برداری ایمن و موثر از این فناوری به شمار می رود. پارامترهایی مانند یکپارچگی سنگ پوش، وجود شبکه های شکستگی و برهم کنش هیدروژن با مواد زمین شناسی تاثیر بسزایی بر رفتار نشت دارند. مطالعات پیشین عمدتا بر بررسی کلی خصوصیات گسل یا یکپارچگی سنگ پوش متمرکز بوده اند و کمتر به نقش شبکه های شکستگی در نواحی آسیب دیده گسل ها پرداخته اند.در این پژوهش، با بهره گیری از مدل شکستگی گسسته تعبیه شده (EDFM)، رفتار نشت هیدروژن از طریق شبکه شکستگی ها در مناطق آسیب دیده گسل به صورت عددی

کلیدواژه ها:

هیدروژن ، شبکه شکستگی ، مدل سازی عددی ، کپ راک ، ذخیره سازی آبخوان