In-situ quantification of CO2 flow and mobility control for improved carbon utilization and storage

Storskala lagring av CO2 er peika ut som ein viktig bidragsytar til å få ned klimagassutslepp framover, og krev at vi tek i bruk ei rekke eksisterande olje- og gassreservoar, der heterogeniteter (som til dømes sprekker) innverkar sterk på strøyming av væske. Spesielt ved injeksjon av CO2: karbondioksid flyt lettare enn væska som allereie er tilstades i reservoaret, og fortrenging av annan væske til fordel for lagring av klimagass kan derfor bli mindre effektiv enn forventa. I dette prosjektet arbeider vi ut ifrå hypotesen om at etablerte mobilitetskontrollmetodar også kan nyttast i forhold til CO2 lagring. Metodar som skum, polymerar og gelè vert ofte nytta som mobilitetskontroll i oljeproduksjon og har også eit stort potensiale i CO2 lagring. Kombinasjonar av desse metodane; som skum blanda med polymerar (polymer-enhanced foam) eller -gelè (foamed gel); kan representere store framsteg innan sikker og effektiv lagring av CO2, men krev grundig undersøking og auka forståing for å bli teke i bruk på større skala. Vi tek i bruk banebrytande laboratorieteknologi for å få innsikt i korleis væskene strøymer, med mål om å tallfeste variasjonar og optimalisere CO2 lagring i ulike porøse medie, og for ulike kombinasjonar av mobilitetskontroll. Vi kan følge væskestraum i porøse medie ved hjelp av avbildning, og med nylig utvikla avbildningsteknologi (PET-MRI) kan vi for fyrste gong visualisere opptil tre ulike væsker samtidig i same porøse system. Det er ein stor fordel når ein skal teste CO2 mobilitetskontroll i ulike porøse system og på ulik skala! Visualisering kan også vere eit viktig verktøy for å demonstrere CO2-lagring for eit større publikum; og bidra til handfast kunnskap om korleis CO2 lagring foregår. Reproduserbare og sikre eksperimentelle resultat på millimeter- og meterskala vert nytta til numerisk modellering og oppskalering; for å kunne sammenligne ny, kombinert mobilitetskontroll med etablerte data for CO2 injeksjon og mobilitetskontroll på feltskala.

Fast upscaling of CO2 storage capacity is necessary to reach climate goals and requires utilization of existing/depleted oil and gas reservoirs, where heterogeneities (fractures, layering, faults, etc.) exist at smaller or larger scales and influence the storage efficiency. Even in close-to-ideal reservoirs the CO2 displacement may be less-than-ideal; which is further emphasized when moving from onshore to offshore storage, where well distances are large and the unfavorable mobility ratio of CO2 compared to reservoir fluids cause poor sweep efficiency through several adverse effects. Optimizing CO2 storage in porous media is a timely challenge, that calls for implementation of improved mobility control methods. This project emphasizes cutting-edge imaging technology to provide key insight into CO2 mobility control, and an experimental-numerical approach to upscale relevant behavior to field scale. Established conformance and mobility control methods polymer gel and foam, and combinations polymer-enhanced foams and foamed gels will be investigated utilizing emerging laboratory methods, and the in-situ imaging expertise of the female PI. The research team holds significant experience within gel and foam technology, which allows quick adaption of experimental setups to capture known and relevant behavior; and rigs the project to achieve fast and accurate results at relevant conditions and scales.