Reusing depleted oil and gas fields for CO2 sequestration - Norsk deltakelse

Prosjektet RETURN har som hensikt å muliggjøre storskala lagring av CO2 i gamle olje og gassreservoarer, hvor trykket er veldig lavt etter mange år med produksjon av olje eller gass. RETURN samler mange industri og forskningspartnere i Norge, Nederland, Storbritannia, Tyskland, Italia og Canada. Det er stor gevinst i å lagre CO2 i uttømte felt, siden disse er velkjente fra produksjonstida og trykket er lavt, noe som tilsier at det er plass til store mengder CO2 uten lekkasjerisiko forbundet med for høyt trykk. Prosjektet vil håndtere tekniske utfordringer som gjenstår, knyttet til sterk kjøling av CO2 når det injiseres i lavtrykksreservoarer. Frysing, hydratdannelse og faseoverganger i nærbrønnsområdet kan føre til plugging av porenettverket og hindre videre injeksjon. Gode numeriske verktøy er nødvendig for å finne trygge driftsparametre. Videre må en ta hensyn til at spenningene i bergartformasjonene ikke endrer seg uniformt under produksjon av olje og gass. Ved injisering av CO2 kommer man ikke tilbake til den opprinnelige spenningsfordelingen. Spenningskonsentrasjoner kan dermed oppstå, med fare for oppsprekking og danning av en lekkasjevei. I tillegg må man håndtere spenninger som følge av temperaturendringer ved injeksjon av kald CO2. I dag håndterer man disse utfordringene ved å varme opp CO2 før injeksjon eller bruke et høyt antall brønner med lav rate. Løsningen er dyr og krever mye energi. RETURN vil forske på nye løsninger som har som mål å muliggjøre effektiv, billigere gjenbruk av tomme reservoarer for langtidsdeponering av CO2. For å nå målet blir det forsket på (i) nye strømningsmodeller som tar hensyn til koblingen mellom brønn og reservoar; (ii) oppførsel av bergarter under trykk og temperaturendringer og (iii) brønnintegritet under temperaturendringer, gjennom eksperimenter, modellering og felttesting. Prosjektet vil publisere resultatene og lage retningslinjer for industrien basert på reelle feltdata. Installasjon av fiberoptiske kabler ved Svelvik feltlab er fullført. Både rette og heliske fibre er nå tilgjengelig fra instrumenthytta, for alle de fire overvåkningsbrønnene og kan kjøres i ei sløyfe hvis operatøren ønsker det, gjennom et konnektorpanel. Dette utstyret blir viktig for ACT SENSE-prosjektet for lekkasjeovervåking, og blir brukt i RETURN for å validere modeller om CO2 spredning i nærbrønnsområdet. En slik testkampanje ble fullført etter sommeren 2023, hvor CO2 er injisert i en brønn som vi vet lekker, og fiberoptikk og geofoner er rekruttert til å se på injeksjonsbrønnen og prøve å kvantifisere lekkasjen (vi vet totalt injisert volum, vi vet at vi nøyaktig kan kvantifisere ansamlet CO2 under det tette skiferlaget og vi "jukser" med å måle også lekket CO2 som kommer opp i stålrøret som konsoliderer brønnen på overflaten). I mars 2023 ble andre årsmøtet i Trondheim arrangert med deltakere fysisk til stede, samt på videolink. Det andre seminaret til arbeidspakke 5 ble arrangert dagen etter på Rotvoll av Equinor. I juni 2023 ble det holdt felles seminar mellom RETURN og EU-prosjektet DISCO2 Store, hos SINTEF i Trondheim, etterfulgt i september av et felles ACT 3 webinar (SHARP, Cementegrity og RETURN). Begge arrangementene fikk stor oppmerksomhet og tiltrakk engasjerte deltakere. Andre resultater hos SINTEF har vært mekanisk, akustisk testing og CO2-eksponering av småprøver (Whitby og Lille John skifer) i samarbeid med NCCS. I tillegg har en lavfrekvens test blitt kjørt på Lille John, hvor en plug er "ristet" med ørsmå kompresjonsbølger ved lav, seismisk frekvens, noe som gjør at man kan måle stivheten til materialet veldig nøyaktig, før og etter CO2-eksponering. Det ser ikke ut til at materialets stivhet ble endret etter eksponering. Hydrattesting ble også kjørt i SINTEF, hvor CO2 flømmes gjennom en plugg mens temperatur og trykk endres slik at hydrat-"is" dannes i porene. Første resultater viser at dannelsen ikke er totalt reversibel når temperaturen økes igjen ti startverdi.

Prosjektet RETURN har som hensikt å muliggjøre storskala lagring av CO2 i gamle olje og gassreservoarer, hvor trykket er veldig lavt etter mange år med produksjon av olje eller gass. RETURN samler mange industri og forskningspartnere i Norge, Nederland, Storbritannia, Tyskland, Italia og Canada. Det er stor gevinst i å lagre CO2 i uttømte felt, siden disse er velkjente fra produksjonstida og trykket er lavt, noe som tilsier at det er plass til store mengder CO2 uten lekkasjerisiko forbundet med for høyt trykk. Prosjektet vil håndtere tekniske utfordringer som gjenstår, knyttet til sterk kjøling av CO2 når det injiseres i lavtrykksreservoarer. Frysing, hydratdannelse og faseoverganger i nærbrønnsområdet kan føre til plugging av porenettverket og hindre videre injeksjon. Gode numeriske verktøy er nødvendig for å finne trygge driftsparametre. Videre må en ta hensyn til at spenningene i bergartformasjonene ikke endrer seg uniformt under produksjon av olje og gass. Ved injisering av CO2 kommer man ikke tilbake til den opprinnelige spenningsfordelingen. Spenningskonsentrasjoner kan dermed oppstå, med fare for oppsprekking og danning av en lekkasjevei. I tillegg må man håndtere spenninger som følge av temperaturendringer ved injeksjon av kald CO2. I dag håndterer man disse utfordringene ved å varme opp CO2 før injeksjon eller bruke et høyt antall brønner med lav rate. Løsningen er dyr og krever mye energi. RETURN vil forske på nye løsninger som har som mål å muliggjøre effektiv, billigere gjenbruk av tomme reservoarer for langtidsdeponering av CO2. For å nå målet blir det forsket på (i) nye strømningsmodeller som tar hensyn til koblingen mellom brønn og reservoar; (ii) oppførsel av bergarter under trykk og temperaturendringer og (iii) brønnintegritet under temperaturendringer, gjennom eksperimenter, modellering og felttesting. Prosjektet vil publisere resultatene og lage retningslinjer for industrien basert på reelle feltdata.