Tilbake til søkeresultatene

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering

CO2 permeability along fragmented shale interfaces

Alternativ tittel: CO2-permeabilitet langs fragmenterte grenseflater av skifer-stein

Tildelt: kr 8,0 mill.

Fangst og lagring av CO2 (Carbon Capture and Storage; CCS) er skissért som en av metodene som kan implementeres for å redusere mengden CO2 i atmosfæren. CCS kan deles inn i undergruppene fangst, transport og lagring. Lagring foregår ved å injisere CO2 via brønner inn i egnede reservoar i undergrunnen. CO2 kan på en sikker måte lagres i reservoar i undergrunnen på grunn av en tett kappbergart som ligger over reservoaret. Men får å få tilgang til reservoaret må man bore brønner gjennom denne bergarten. Hvis boringen av brønnene ikke er planlagt og utført godt nok risikerer man at brønnen ikke blir tette, noe som kan føre til at det som er injisert vil migrere tilbake langs brønnveggene og tilbake til overflaten. Det Norske forskningsråd har gjennom CLIMIT-programmet gitt støtte til et prosjekt som skal adressere noen av problemstillingene som oppstår i forbindelse med boreoperasjonen. INTERFACCS-prosjektet vil fokusere på lagringsdelen av CCS, og vil mer konkret fokusere på borefasen. Planleggingen og utførelsen av boringen og brønnkonstruksjonen må være nøye utført, hvis ikke risikerer man at brønnen blir et fremtidig svakt punkt med sannsynlighet for at CO2 kan migrere langs brønnen til overflaten og tilbake til atmosfæren. Formålet med prosjektet er å kunne gi informasjon om hvordan boreoperasjonen kan påvirke steinveggen i brønnen, hvor bra sement blir plassert i brønnen, og sannsynligheten for å få framtidig lekkasje av CO2. Den første del av prosjektarbeidet fokuserte på å kartlegge det potensielle omfanget av skadene som kan påføres skiferveggen i eksperimentene. Dette ble utført ved å utsette skiferprøver for forskjellige grader av mekanisk og kjemisk påvirkning fra boreprosessen. Deretter ble sement plassert i borehullet, og kvaliteten til sementplasseringen ble vurdert. Andre del av prosjektet har fokusert på oppførselen til ulike typer av skifersten under boreprosessen ved å utvikle en ny celle for dyptgående studier av sementplassering i frakturerte stenprøver. Dette for å forsøke å kunne forutse hvordan sement vil oppføre seg mot forskjellige typer skifer under denne operasjonen. Den tredje og avsluttende delen av prosjektet har fokusert på effekten av hvordan egenskapene til stenoverflaten kan påvirke plasseringen av sement. Prosjektet var et samarbeid mellom SINTEF Petroleum AS, International Research Institute of Stavanger (IRIS), Norges Teknisk-Naturvitenskaplige Universitet (NTNU) og Los Alamos National Laboratory i New Mexico, USA. Det eksperimentelle arbeidet blir i hovedsak utført i samarbeid mellom SINTEF og NTNU, IRIS sin rolle er å utføre modellering av boreprosessen og oppskalering av sementplasseringen. Rollen til Los Alamos er å bidra som diskusjonspartner med sin ekspertise fra erfaringen med lignende prosjekt i Nord Amerika.

Review study show that certain shale types have properties that can lead to borehole instability that later can lead to difficulties in acheving complete cement coverage. The initial experimental testing showed that in the worst case scenario, the cement placement will not be sufficient to achieve zonal isolation The secondary experiments used a dedicated X-ray transprent cell enabling placement of cement under pressure and controlled flow. The results show that the quality of the cement placement can dependent on the shale properties and also on the pre-conditioning of the wellbore wall.

The integrity of the interface between cement and caprock is a crucial barrier towards leakage from CO2 storage reservoirs. It is present both in active and abandoned wellbores. The quality of zonal isolation along this interface has previously only been studied using defect-free shale rocks, even when it is well-known that shale fragments/fractures during drilling operations. The fragmenting is caused by a combination of mud circulation, drillstring/stabilizer rotation and the lack of filter cake formation on the low-permeability shale wall. To ensure that realistic data on the permeability of the cement-caprock interface in wells can be gathered, this project will use existing experimental equipment available at SINTEF to create drilled shale cylinders, cement them and flood CO2 through the composite samples. This will give information on: (i) how to minimize fragmenting (e.g. by optimizing circulation rate, drillstring rotation speed or the angle with which the shale is penetrated), (ii) how cement can be optimized to seal against the fragmented shale interface, (iii) how to reliably predict leakage rates through wells penetrating CO2 storage reservoirs.

Aktivitet:

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering