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CO2-Sequestrierungstechniken und Speichermechanismen

Digitale Analyse von Gesteinen für verschiedene CO2 Speichermethoden

Die Speicherung von CO2 in ausgebeuteten Öl- und Gaslagerstätten trägt dazu bei, die CO2-Emissionen in die Atmosphäre zu verringern und damit die Auswirkungen des Klimawandels zu reduzieren. Da die Infrastruktur bereits vorhanden ist, können diese Reservoire schnell und effektiv für die Speicherung genutzt werden. Dies macht Öl- und Gaslagerstätten zu wichtigen Vermögenswerten und erfordert daher ein vorausschauendes Management während der gesamten Lebensdauer der Lagerstätte. Dieses Wissen ist wichtig für die Abschätzung des Potenzials der CO2-Sequestrierung.

Während die räumliche Ausdehnung der Lagerstätte eine bekannte Größe ist, muss das Gestein analysiert werden, um die möglichen CO2 Speicherkapazitäten zu bestimmen. Mit der digitalen Gesteinsphysik in GeoDict können Gesteine schnell und effizient auf diese Eigenschaften untersucht werden:

  • Capillary Pressure Curve mitSatuDict
  • Relative permeability mit SatuDict und FlowDict
  • Resistivity Index mit SatuDict und ConductoDict
  • Reactive Flow mit AddiDict, FlowDict und MatDict

Mit diesen digitalen Analysen kann das Potenzial von Öl- und Gaslagerstätten im Hinblick auf die folgenden CO2-Sequestrierungstechnologien bestimmt werden:

  • Structural Trapping: Eingeschlossene Phase unter einer undurchlässigen Gesteinsschicht.
  • Capillary Trapping: Residualphase, die in den Porenräumen eingeschlossen ist.
  • Mineral Trapping: Reaktive Phase, die Karbonatminerale bildet.

Mit GeoDict können Sie diese Eigenschaften Ihres Gesteins schnell und effizient digital ermitteln. 
Ihre Vorteile bei der Verwendung von GeoDict sind:

  • Zeitersparnis: Digitale Experimente in GeoDict benötigen nur einen Bruchteil der Zeit im Vergleich zu Laborversuchen. 
  • Verlässlichkeit: Vertrauen Sie GeoDict bei der Analyse von hochauflösenden Kernproben und Gesteinen. Unsere Solver arbeiten auf Milliarden von Datenpunkten schnell, genau und zuverlässig.
  • Integration: Dank langjähriger Erfahrung in der engen Zusammenarbeit mit unseren Kunden bietet GeoDict Ihnen die richtigen Schnittstellen, um es nahtlos in Ihren Arbeitsablauf zu integrieren.

Autoren und Anwendungsingenieure

Dr. Arne Jacob

Application Engineer
for Digital Rock Physics

Berechnen der Kapillardruckkurve

Direkte numerische Simulation von Zweiphasenströmungen 
Direktes Simulieren in der Voxel-Geometrie

Displacement Effizienz (CO2 verdrängt Wasser) 
Porenmorphologie-Ansatz mit dynamischen Flüssigkeitsgrenzflächenmerkmalen

Berechnen der Drainage, Imbibition und Hysterese 
Wenden Sie Ihre individuelle Einstellung an oder bestimmen Sie Gasabscheidekurven

Berücksichtigung der Benetzbarkeit 
Water-Wet-, CO2-Wet- und Mixed-Wet Systems

Folgende Module kamen zum Einsatz

Abb. 1 CO2-Phasenverteilung (türkis) während einer digitalen Primary Drainage in einem water-wet Berea-Sandstein (Andrä et al., 2013)
Abb. 2 Die entsprechende Kapillardruckkurve, wie sie mit SatuDict berechnet wurde

Berechnen der relative Permeabilität

Vorhersage effektiver und relativer Permeabilität 
aus der sich ergebenden Abfolge von Flüssigkeitsverteilungen

CO2-Sequestrierung
mittels Simulation der Entwässerung durch überkritisches CO2

Enhanced Oil Recovery (EOR) mit GeoDict 
und/oder die Berechnung von Waterflooding

Folgende Module kamen zum Einsatz

Abb. 3 Fluidfluss in einem water-wet Berea-Sandstein während der Berechnung der relativen Permeabilität, basierend auf einer Primary Drainage mit SatuDict bei 60 % Wassersättigung und 40 % überkritischem CO2.
Abb. 4 Relative Durchlässigkeitskurven für eine digitale Primary Drainage in einem water-wet Berea-Sandstein

Index-Berechnung des spezifischen Widerstandes

Vorhersage des Resistivitätsindex 
aus der sich ergebenden Folge von Flüssigkeitsverteilungen

Zementations- und Sättigungsexponent 
basierend auf der Berechnung des Resistivitätsindexes

Faktor des Formationswiderstandes

Thin water film consideration

Folgende Module kamen zum Einsatz

Abb. 5 Elektrisches Potenzial für Sole in einem water-wet Berea-Sandstein während der Berechnung der relativen Durchlässigkeit, basierend auf einer Primary Drainage Berechnung mit SatuDict bei 60 % Wassersättigung und 40 % überkritischem CO2.
Abb. 6 Berechneter Widerstandsindex mit (rot) und ohne (blau) thin water films in einem Berea-Sandstein

Vorhersage des reaktiven Transports

Berechnung der Auflösung und Ausfällung von Mineralphasen bei kontinuierlichem Zufluss von Reaktanten (z. B. Säure):

  • Verringerung und Erhöhung der Permeabilität (Porositäts-Durchlässigkeits-Beziehung)
  • 4D-Gesteinsalteration → Auflösungsregime
  • Chemischer Transport

Anwendungen des reaktiven Flusses in der DRP:

  • CO2-Sequestrierung (Auflösung, Ausfällung)
  • Acidizing Treatment in Karbonat-Lagerstätten
  • Weitere Anwendungen:
    • Lagerung von nuklearen Abfällen, Umweltsanierung und mehr

Folgende Module kamen zum Einsatz

pH-Wert-Verteilung, die sich durch kontinuierliche Säureinjektion und kinetisch kontrollierte Auflösungsreaktionen in einer Karbonatgesteinsprobe mit gleichmäßigem Auflösungsregime entwickelt.

Grossmont-Karbonat Andrä et al. (2013)

Uniform Dissolution: Analyse von Porosität und Durchlässigkeit bei einer Injektionsgeschwindigkeit von 0.05 m/s

Entstehung von Wormholing durch kontinuierliche Auflösung der digitalen Karbonatgestein-Matrix

Grossmont-Karbonat Andrä et al. (2013)

Face Dissolution: Analyse von Porosität und Durchlässigkeit bei einer Injektionsgeschwindigkeit von 0.00001 m/s
Wormholing: Analyse von Porosität und Durchlässigkeit bei einer Injektionsgeschwindigkeit von 0.0005 m/s
Uniform Dissolution: Analyse von Porosität und Durchlässigkeit bei einer Injektionsgeschwindigkeit von 0.05 m/s