Tilbake til søkeresultatene

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering

Closing the gaps in CO2 well plugging

Alternativ tittel: Bedre permanent plugging av CO2-brønner

Tildelt: kr 8,4 mill.

Brønner er kilometerlange "tuneller" av stål og sement som ikke kan fjernes - de blir værende i bakken til evig tid. Når de har utført sin oppgave, enten som letebrønner, produksjonsbrønner, injeksjonsbrønner eller overvåkningsbrønner, vil de måtte permanent plugges og forlates. Dette gjøres ved å fylle seksjoner av brønnen med et egnet pluggemateriale, typisk sement. På norsk sokkel brukes vanligvis 2-3 sementplugger som er 50-100 meter lange. Siden en brønn er en sammenhengende passasje fra reservoaret til overflaten er det av miljøhensyn viktig at det ikke oppstår lekkasje gjennom eller langs pluggene. Dette er spesielt viktig for brønner boret inn i reservoar brukt til CO2 lagring, siden trykket her vil være høyere enn det vi er vant med fra nedstengte olje- og gassreservoar. CO2 er også et lett og reaktivt fluid, og dette stiller større krav til brønnpluggens tetningsevne i forhold til i vanlige olje- og gassbrønner. Dette prosjektet har hatt som mål å forstå hvordan man sikkert og effektivt kan plugge CO2-brønner for å unngå lekkasje over tid fra lagringsreservoaret. Flere viktige tema er blitt undersøkt, nemlig: (i) materialvalg for plugging, (ii) optimal pluggplassering og herding, og (iii) pluggdegradering under relevante forhold i CO2-brønner. Studiene har vært både eksperimentelle og numeriske, og basert på disse har råd blitt utarbeidet for hvordan man kan sikre langtidsintegritet i denne brønntypen. Tre materialtyper har blitt undersøkt i arbeidet, nemlig vanlig Portland G brønnsement, sement tilsatt silica og en type varmeherdende polymermateriale. Ved hjelp av eksperimentelle og numeriske studier har vi sett på hvordan flytegenskapene til materialene bør være for å sikre at de kan plasseres i brønnen uten at det dannes kanaler/lommer som kan føre til lekkasje. Dette er grundig beskrevet i en lærebok som har blitt skrevet i prosjektet, og som har fått gode internasjonale vurderinger. Vi har også fokusert på hvordan man kan måle og forbedre sementheft til stein og stål, og har foreslått at man kan bruke elektrisk spenning på foringsrøret i brønnen for å forbedre heftstyrken. Ved hjelp av synkrotronstråling har vi også gjort verdens første in-situ studie av hvordan defekter i sement lukker seg under CO2-eksponering. Dette skjer vet at CaCO3 utfelles i hulrom i sementen. Denne studien er den første som kan si noe om hvor raskt denne prosessen skjer, og under hvilke betingelser den gjør seg gjeldende. Dette er nylig blitt publisert i tidsskriftet Environmental Science and Technology. Et bekymringsverdig funn som er blitt gjort i prosjektet er at sement tilsatt silica (som brukes i omtrent halvparten av brønnene på norsk sokkel), er lite motstandsdyktig mot CO2. Det er derfor viktig fremover å undersøke hvordan brønner som ikke er optimalt konstruert for CO2-lagring kan oppgraderes på en enkel og kostnadseffektiv måte. Lekkasjerater og pluggelengder diskuteres i leveransene fra prosjektet, og det understrekes at for å kunne anbefale plugglengder må man først bli enig om hva som er "akseptabel lekkasjerate". Det er også nødvendig å få en god beskrivelse av brønndefekter for å kunne beregne lekkasje på en realistisk måte. Dette stiller større krav til logging/deteksjon av slike defekter enn det man får til med dagens teknologi.

This project will study the solidification process of plugs set for permanent abandonment of CO2 wells. Focus will be on cement (with relevant additives) and emerging plugging material types. High resolution X-ray tomography, using a for-purpose built X-ray transparent pressure cell, will be the primary analysis technique. This will enable studies of solidification fronts, phase transformations and emerging heterogeneities in the materials. A special focus will be given to the latter, as voids and fractures in/along a permanent plug can compromise its long-term sealing ability towards CO2 leakage. Complementing materials characterization studies and numerical modelling will therefore be used to improve our understanding of the physics of leak path development, and its consequences in terms of estimated leakage rates. The project results will be used to rank the performance of candidate plugging materials for CO2 purposes, to advise safe plug lengths for each material type, and to suggest structural/chemical changes of the materials to improve their long-term sealing ability in CO2 wells.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering