Tilbake til søkeresultatene

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering

Protection of Caprock Integrity for Large-Scale CO2 Storage

Alternativ tittel: Ivaretagelse av takbergartens bestandighet ved storskala CO2-lagring

Tildelt: kr 13,0 mill.

Den overordnede målsetting i prosjektet PROTECT er å vurdere takbergartens bestandighet i forbindelse med injeksjon og lagring av CO2 i en grunnvannsleder. CO2-injeksjon vil alltid medføre en trykkoppbygging i reservoaret, og ved stor trykkoppbygging kan eksisterende sprekker og forkastninger åpne seg og skape lekkasjekanaler for CO2-skyen. Nye sprekker kan også oppstå ved høyere trykk. Prosjektet skal bygge ny kunnskap om takbergarts styrke og responsen på stor trykkoppbygging. Anbefalinger vil bli utviklet som kan brukes i planlegging og gjennomføring av sikre lagringsprosjekter. De forskningsmetoder som vil bli brukt til å undersøke etterspurt kunnskap er i prosjektet delt inn i tre underområder: datainnsamling, eksperimentelle studier og beregningsoppgaver. Undersøkelsene gjøres på liten skala (skala for enkeltsprekker, cm til m) og på stor skala (reservoar- eller bassengskala, 10 m til km). Storskalaoppgaver vil kreve oppskalering av oppsprukne bergarter. Integrasjon av de ulike undersøkelsene vil gi utfordringer med hensyn til syntese av data og referansemålinger. Prosjektet har fullført en rekke avanserte labundersøkelser av nye prøver av skifer og slamstein fra Nordsjøen og Svalbard. Prøvene inneholder naturlige sprekker. Labtester inkluderer standard styrkeanalyser samt eksperimenter for å forstå virkninger av superkritisk CO2 på hydromekaniske egenskaper. De målte mekaniske dataene er verdifulle for å forstå hvorvidt disse bergartene er sterke nok til å tåle tilsvarende mekaniske krefter under CO2-injeksjon. Tilstedeværelsen av flytende vann gjennom eksisterende sprekker reduserer styrken vesentlig. Imidlertid er virkningen av CO2 mer kompleks. CO2 kan absorbere vann fra skifer, noe som gjør at steinen krympes. Dette fører til høyere permeabilitet når CO2 strømmer gjennom brudd enn ved strømning av olje eller vann. Andre aktiviteter er fokusert på overvåkning av sjøbunnen for deteksjon av lekkasje. Bedre verktøy utvikles for å invertere seismiske data mer effektivt ved å kombinere inversjonen med andre datatyper som elektromagnetiske eller gravimetriske undersøkelser. Dette forbedrer dataintolkningen og gir mer pålitelige estimater av hvor CO2 er lokalisert i reservoaret. Prosjektgruppen utviklet avanserte matematiske verktøy for å beskrive oppførselen til takbergarten når den utsettes for store trykk- og temperaturforskjeller som følge av CO2-injeksjon. Disse verktøyene kan gjengi en rekke prosesser relatert til brudd, blant annet sprekkdannelse og aktivering, væskestrøm, elastisitet og geokjemisk forandring. Ulike matematiske teknikker for simulering av disse prosessene er utviklet og testet i prosjektet. Disse metodene har vist seg å være konservative, nøyaktige og robuste. Prosjektet utviklet også programvare for å undersøke responsen til takbergarten under storskala injeksjon i dype lagringsreservoarer. Disse store systemene ligger langt utover omfanget av individuelle sprekker, og derfor må enklere teknikker brukes for å være beregningsmessige. Prosjektet har sammenlignet ulike tilnærminger og viser fram at analytiske estimater av havbunnsoppliving er rimelig nøyaktige og sparer tid. Dette er spesielt viktig når mange simuleringer er nødvendige for å vurdere usikkerhet og følsomhet for parametrene. Nye simuleringsstudier i prosjektet er rettet mot kapasiteten til Utsiraformasjonen ved injeksjon av store CO2-volumer. Ifølge CO2-lagringsatlaset for norsk sokkel, er den teoretiske kapasiteten for CO2-lagring i Utsira eksepsjonelt høy. For å utnytte denne kapasiteten må CO2-injeksjonen nå et nivå som er ti- eller hundretalls ganger større enn injisert volum i dag. Når injisert CO2-volum øker blir Utsiraformasjonen satt under trykk, og det er fare for at dette kan overskride det tillatte trykket som takbergarten kan tåle. En god forståelse for trykkskrankene på Utsira krever avanserte simuleringsverktøy og god vurdering av bergartsegenskaper. Ved hjelp av alle tilgjengelige data for Utsira, har prosjektdeltagerne undersøkt den maksimalt tillatte injeksjonsraten som kan opprettholdes over en 50-års lagringsperiode. Ulike simuleringsmetoder fører til generelt samme konklusjon om at Utsira potensielt kan tåle injeksjonsrater 100 ganger dagens Sleipner-injeksjonrate.

The capacity of saline aquifers in the Norwegian North Sea for large quantities of injected CO2 has been well established. However, our ability to unlock this theoretical capacity in a safe and economically feasible manner remains hampered by significant uncertainties during the operational phase, specifically low injectivity, excess pressurization and leakage risk. The ability to effectively assess and manage these risks is related to our understanding of physical and chemical properties of the storage complex, which includes the storage reservoir and surrounding formations. In particular, the impact on geomechanical integrity of the caprock is a critical research area that has been identified in which data collection, process understanding and modeling capabilities are still lacking. This lack of knowledge can lead to ineffective and uneconomical exploitation of a given storage site, or lead to costly operational changes such as well shut-in and remediation after failure or high risk of failure. Determining the role of complex processes with laboratory and computational approaches is essential for predicting the behavior of these systems in CO2 storage operations. The PROTECT project will address these critical knowledge needs regarding caprock inte grity and ultimately contribute recommendations to help plan and execute safe storage projects. This project will produce high-quality datasets from a suite of laboratory testing on caprock samples, including samples of North Sea mudstones and naturally fractured caprock obtained from the Longyearbyen CO2 Lab. The experimental work will be accompanied by modeling to interpret the data, verify the models and understand coupled mechanisms acting at larger scales. New modeling approaches will be developed t o account for chemical and thermal impacts on mechanical processes. This work will provide insights towards the attainable injectivity and capacity for North Sea aquifers.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Aktivitet:

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering