Digital Monitoring of CO2 storage projects

In 2020 we performed an experiment in the Trondheim fjord where we used a fibre optic seabed cable for subsurface seismic imaging. This resulted in several other experiments at the Norwegian Continental Shelf as well as offshore Svalbard. In the project period we have seen a development where DAS (Distributed Acoustic Sensing) was used only in injection wells also be used for fibre cables deployed at the seabed. In this way we can improve the overall monitoring of a CO2 storage site. We have used seismological data from the Oseberg field and mainland Norway to estimate seismic attenuation parameters in a new way. A comprehensive series of popular science articles published in GeoExpro has matured into a new book entitled "From Arrhenius to CO2 storage". This book is well suited for students at Norwegian Universities as well as international students. The book is used both in teaching and in courses today. Another topic covered in the project is to determine positions of ships passing close to a seabed fibre optic cable. There are uncertainties related both to the position of the ship as well as the cable position at the seabed. Such studies are useful for CO2 storage since we expect that fibre optic cables in wells as well as at the seabed will be a cost effective way to monitor CO2 storage. Then it is an important part of the monitoring study to know the positions of seismic sources and receivers (fibre cable) as accurate as possible.

I mars 2020 brukte vi en DAS-interrogator og målte en strekning på ca. 60 km fra Ravnkloa i Trondheim og til Rissa på den andre siden av fjorden. Fiberkabelen vi brukte er gravd ned ca. en halv meter under sjøbunnen. Samtidig med at vi målte på fiberkabelen så samlet vi inn vanlig seismikk fra en båt som seilte langs traseen til fiberkabelen. På denne måten kunne vi sammenligne DAS-data og vanlig seismiske data. Dette arbeidet ble publisert i Geophysics i 2021, og seinere viste Equinor et lignende eksempel fra Johan Sverdrupfeltet i Nordsjøen der de var istand til å lage seismikkbilder fra DAS-kabler ned til 1-2 km. Dette første arbeidet dannet grunnlaget for mange lignende eksperimenter på norsk sokkel og på Svalbard, så på den måten har dette arbeidet hatt betydelig virkning. AkerBP har nylig gjennomført et av de første eksemplene på 3D seismisk avbildning med DAS. På metodesida har vi arbeidet med nye metoder for å detektere og monitorere tynne gasslag eller tynne CO2-lag i undergrunnen. Ved å bruke såkalte dykkende bølger mener vi å ha funnet at dette kan være en god metode spesielt for CO2-lagring fordi en ofte har veldig tynne (mindre enn 10 m) lag som det er vanskelig å følge med på ved å bruke vanlig 4D seismikk.PhD student Robin Rørstandbotnen og professor Martin Landrø brukte disse dataene til å estimere gjennomsnittlig dempning i sedimentpakken på Oseberg. 3 forskjellige jordskjelv på kysten av Norge ble brukt til dette formålet. Ved å sammenligne seismiske bølger som har gått kun i grunnfjell (fra episenter til Bergen) med bølger som også har gått gjennom 5-6 km med sedimenter før de når sensorene på Osebergfeltet, kunne vi estimere dempningsparametre. Når det gjelder formidling og skriving av poplærvitenskapelige artikler i serien «From Arrhenius to CO2 storage» er det professorene Lasse Amundsen og Martin Landrø som har vært aktive.

The overall objective of the DigiMon project is to “accelerate the implementation of CCS by developing and demonstrating an affordable, flexible, societally embedded and smart Digital Monitoring early-warning system”, for monitoring any CO2 storage reservoir and subsurface barrier system, receiving CO2 from fossil fuel power plants, oil refineries, process plants and other industries. The innovation of the DigiMon approach lies in that it integrates a broad range of technologies for MMV at CO2 storage sites (i.e. distributed fibre-optic sensing technology (DxS), seismic point sensors and gravimetry). Combined with ethernet-based digital communication and near real-time, web-based smart data processing software, the DigiMon project presents a novel and cost-efficient early-warning solution for monitoring CO2 storage reservoirs and subsurface barrier systems. In addition, it uniquely considers the possibilities of monitoring technologies for CCS from the point of view of societal acceptability and benefit. Such a system is not currently available. The DigiMon system is easily deployed and cost-effective, enabling a considerable improvement in monitoring capabilities related to CO2 storage projects. The DigiMon project will have a direct impact on the economics of CCS, reducing capital and operation expenditure (CAPEX and OPEX) for placement and operations of CO2 storage monitoring. This will lead to expected savings for CO2 storage operators and improved competitive advantages for suppliers providing monitoring solutions to the market. Furthermore, the DigiMon system will be flexible and interchangeable with respect to new system components provided by market driven technology development, acknowledging the fact that monitoring systems for CO2 storage will be deployed with a 50-year perspective or more.