Tilbake til søkeresultatene

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering

Capacity of large-scale CO2 storage in North Sea sloping aquifers from numerical simulation

Tildelt: kr 6,5 mill.

Den overordnede målsettingen i prosjektet har vært å vinne erfaring med simulering av karbondioksid i grunnvannsledere samt utarbeide en anbefaling om bruk av simuleringsvertøy for dette formål. Ved siden av artikler som belyser enkelttemaer i arbeidspakkene er det lagt vekt på å utarbeide rapporter for feltsimuleringsstudiene samt et notat som oppsummerer anbefalingen. Innsatsen i prosjektet har ligget i arbeidspakkene for sammenligning av simuleringsverktøy, følsomhetsstudier og usikkerheter som skyldes tilstandsligningen. Utfordringene i disse aktivitetene er kvantifisering av usikkerheter samt anbefalinger som gir økt pålitelighet ved simuleringsstudier. I arbeidspakkene for sammenligning av simuleringsverktøy og følsomhetsstudier er det utviklet verktøy for raske simuleringer, effektive følsomhetsstudier og effektiv analyse av store datamengder. Videre er det utviklet konverteringsverktøy for omforming av modeller mellom simuleringsverktøy og verktøy for å hente ut data for sammenligning av resultater fra ulike simulatorer. Endelig er det utviklet et rammeverk for å kjøre ulike simulatorer på samme reservoarmodell. Ut fra en modell for én simulator kan man ved hjelp av dette verktøyet lage modeller for andre simulatorer. Dette gjør arbeidet med å sammenligne simuleringsverktøy betydelig enklere, og tidkrevende feilsøking kan unngås. Basert på en omfattende innsats fra industripartner DEA har prosjektet mottatt en geologisk modell av en hellende grunnvannsleder som er tilknyttet et gassfelt. På grunn av omstendigheter rundt det opprinnelige lagringsstedet foregår injeksjonen nå nærmere gasslaget enn først tiltenkt. Det er planer om å flytte deler av injeksjonen til en sone av feltet som kun er vannholdig, men som kanskje har dårligere strømningsegenskaper. Siden man ønsker å unngå forurensning av gasslaget i tilfelle det viser seg drivverdig i fremtiden, er det derfor interessant å studere migrasjonstid og -retning for karbondioksidskyen, både i den opprinnelige sonen og i den nye, planlagte sonen. Prosjektets mål har vært å sammenligne følsomheter for ulike parametre og gjøre vurderinger med flere simuleringsverktøy. Det ble derfor satt opp både en komposisjonell og en termisk simuleringsmodell for den opprinnelige sonen ved bruk av konvensjonelt simuleringsverktøy, samt en modell for den vannholdige sonen hvor man i tillegg kan bruke en enklere modell basert på vertikal likevekt. Sistnevnte kan på grunn av sin hastighet brukes til å gjøre et stort antall kjøringer, og det var derfor interessant å se i hvilken grad resultatene for denne var sammenlignbare med resultatene fra de konvensjonelle referansemodellene. Studiene har vist at det er stor følsomhet overfor forholdet mellom gjennomtrengelighet i vannrett og loddrett retning. Innenfor et verdiområde som er tenkelig finnes det både løsninger som kun gir utbredelse i det opprinnelige laget, og løsninger som gir migrasjon til andre lag. Tilknyttet dette har det også vært utviklet en statistisk modell som gir en pekepinn på hvor sannsynlig det er at det eksisterer et lekkasjepunkt i området hvor en slik migrasjon kan finne sted. En simuleringsmodell for Skade er utviklet for Eclipse og GSCs simulator med vertikal likevekt. Skadefeltet dekker et stort område med høy potensiell lagringskapasitet for karbondioksid. Simuleringsresultater har antydet at trykkoppbygging kan være den mest begrensende faktor for kapasiteten til Skade. Maksimal trykkoppbygging for takbergarten til Skade ble estimert fra litteraturdata og en rapportert utlekkingstest i denne takbergarten. Simuleringene viser at begrensninger i injeksjonsmengde kan skyldes trykkoppbygging i de grunnere deler av takbergarten, et godt stykke unna injektoren, som følge av lavere opprinnelig spenning der. Lagringskapasitetens følsomhet er undersøkt med hensyn på seks størrelser som påvirker trykkoppbyggingen. For å estimere bidraget til variasjonen i løsningen er det benyttet statistiske metoder som reduserer regnebehovet fra uker til få døgn. Kjøringene viser at de viktigste bidragsyterne til variansen er gjennomtrengelighet og formasjonstykkelse. Bergartens kompressibilitet og reservoarets randbetingelser også har stor betydning for hvor mye karbondioksid som kan injiseres i Skade. I arbeidspakken for usikkerheter som skyldes tilstandsligningen er det utviklet en generalisert kubisk tilstandsligning som gir en vesentlig forbedring av tilstandsbeskrivelsen for karbondioksid samtidig som metoden er like rask som for konvensjonelle kubiske tilstandsligninger. Videre er det utviklet en funksjon for vanns løselighet i flytende karbondioksid. Ved bruk av denne funksjonen kan undermetningen for injisert karbondioksid ved bunnhullstilstanden bestemmes og uttørkingsområdet i nærbrønnsområdet estimeres.

The key aspects of successful large-scale CO2 storage are evaluating the capacity of suitable storage sites and understanding the risk of injecting CO2 into large open systems. In the North Sea, many suitable saline aquifers have been identified in the ea stern provinces, ranging from the relatively shallow Utsira and Skade aquifer to the deeper Johansen and Cook Formations, each with enormous volumes of potential storage capacity for CO2. Estimating the practical or realistic storage capacity requires a f undamental understanding of how CO2 migrates and is eventually trapped in these aquifers over long timescales. By investigating the uncertainty in storage capacity and identifying important factors that affect this uncertainty, we can determine the optima l injection strategies to attain the maximum capacity possible for a given storage site. Primary objective: Development of a best practice manual for assessment of CO2 storage in sloping aquifers by numerical simulation. Secondary objectives: 1. Compar e simulation tools on representative data sets for CO2 storage on the Norwegian Shelf. 2. Quantify the uncertainty associated with different equations of state for relevant storage conditions. 3. Quantify the effect of caprock topography for relevant CO2 storage data sets. 4. Make a broad sensitivity study on the effects of boundary conditions and parameterization for CO2 storages. 5. Include vertical cross-flow and pressure-induced geomechanical deformation in the vertical-equilibrium model and implement these effects in the in-house simulator. Challenges: 1. Implementation of robust and reliable simulation code for large-scale and longtime CO2 storage in sloping aquifers. 2. Understanding of impact of uncertainties on storage capacities. 3. Applicatio n of the simulation tools on relevant storage sites on the Norwegian Shelf Application potential: Evaluation of capacity of relevant CO2 storage sites and open software for such evaluations.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering