Tilbake til søkeresultatene

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering

Studying moving fluid interfaces during cementing of CCS wells

Alternativ tittel: Studier av grenseflater mellom fluider som propagerer under sementering av CCS-brønner

Tildelt: kr 8,1 mill.

Brønner har i mange vitenskapelige studier blitt utpekt som "akilleshælene" som kan vanskeliggjøre sikker og kostnadseffektiv CO2-fangst og -lagring (CCS). De er menneskeskapte tuneller inn til lagringsreservoaret, og deres forseglingsevne avhenger av konstruksjonsmaterialer som stål og sement. Sistnevnte utgjør en spesielt viktig brønnbarriere, og den pumpes inn for å holde rør på plass og for å hindre lekkasje av CO2. Fordi injeksjonstrykk er høye, og fordi CO2 er et reaktivt fluid med høy oppdrift, må det stilles store krav til kvaliteten på brønnsement i CCS-prosjekter. Til nå har CO2-relatert brønnsementforsking vært konsentrert mot sementen i seg selv. Den vanskelige prosessen å pumpe sement på plass kilometervis under bakken har ikke blitt viet stor oppmerksomhet. Dette til tross for at felterfaring fra petroleumsindustrien har vist at å få til god sementplassering er en av de største brønnkonstruksjonsutfordringene. Det er også lite informasjon om hvor gode dagens sementeringsprosedyrer er, siden loggeverktøy ikke har tilstrekkelig oppløsning til å kunne gi informasjon om sementheft eller usementerte kanaler langs brønnen. Slike defekter er ikke nødvendigvis et problem i petroleumsoperasjoner, men for langtidslagring av CO2 kan de representere en betydelig lekkasjerisiko. For å sikre integriteten i CO2-brønner har dette prosjektet hatt som mål å forbedre prosedyrene for brønnsementering og evaluering av sementjobber. Gjennom fundamentale strømningseksperimenter med ikke-Newtonske væsker har vi studert om det fungerer å bruke små partikler/merkelapper ("tags") for å visualisere hvor fluider eller grenseflater mellom fluider befinner seg. Målet har vært å avdekke geometrien til sementfronten og diskontinuiteter inne i den (f.eks. usementerte lommer/kanaler). Anvendt i virkelige brønner vil dette nye konseptet kunne forbedre sementkvalitet og brønnintegritets-overvåkning, noe som reduserer usikkerheten i CCS-prosjekter. Numeriske simulasjoner av konseptet har blitt utført kontinuerlig gjennom prosjektperioden, og har resultert i flere vitenskapelige artikler. Arbeidet har vist at det i de fleste tilfeller er teoretisk mulig å spore fluidgrenseflater i brønner med små partikler. Eksperimenter for å teste konseptet ble først utført i annulær geometri, med gode resultater, og dette er også publisert. Deretter har vi brukt en spesialbygd Hele-Shaw celle til å kjøre ytterligere eksperimentelle kampanjer med relevante fluider og sporingspartikler. Dette arbeidet er det ferdigstilt, og tre artikler som omhandler disse eksperimentene er underveis. Prosjektet har hatt et svært fruktbart internasjonalt samarbeid med Canada, og har presentert sitt arbeid på flere internasjonale konferanser. Alt i alt har prosjektet produsert 11 fagfellevurderte artikler og 5 populærvitenskapelige bidrag.

The project has had the following impact: - Developed novel concept for fluid interface tracking by small particles targeting well cementing applications - Developed novel numerical/mathematical methods for studying particle tracking of fluid interfaces - Developed experimental procedures and set-ups for studying fluid interface tracking by small particles - A total of 11 peer reviewed papers (6 published, 5 in process of being published) - 16 conference presentations, 4 invited conference contributions, 7 special reports/meetings with industry, 4 seminars/workshops - 5 popular scientific works - Education of 1 PostDoc

CO2 capture and storage (CCS) is crucially dependent on long-term well integrity, since wells constitute man made paths between the storage reservoir and the atmosphere. To ensure leak-free wells, it is first of all important to ensure leak-free well cement. As of today, there is no reliable way of making sure that cement pumped into a well solidifies to form a leak-tight barrier. Logging tools can still not identify all types of pockets or channels of undisplaced mud within the cement, and these can strongly reduce the robustness of the well - or constitute leakage paths for stored CO2. As a response to this knowledge gap, the present project aims to improve post-job cement evaluation. Through a set of fundamental flow experiments using non-Newtonian fluids, we will study whether "tags" can be used to visualize where fluids or fluid interfaces are after cementing. This has the potential to reveal not only the 3D geometry of the cement front, but also any discontinuities (pockets, channels) within it. If successful, the technology can significantly improve monitoring of barriers in CO2 wells - and thus CCS safety and cost-efficiency.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering