Hydraulisk oppsprekking kan være både et gode og et onde for CO2-injeksjon. Magnus Wangen forklarer hva hydraulisk oppsprekking kan innebære for lagring av CO2.
Magnus Wangen er leder for gruppen Operasjoner i forskningssenteret SUCCESS. Foto: Ronny Setså
– Injisering av CO2 eller en annen væske ned i et reservoar med middels porøsitet og permeabilitet vil ofte lede til trykkoppbygging. Dette skaper spenninger i reservoaret, som til slutt vil kunne utløses gjennom oppsprekking, forteller Magnus Wangen, seniorforsker ved Institutt for energiteknikk (IFE).
Wangen er leder for gruppen Operasjoner i forskningssenteret SUCCESS. SUCCESS er et samarbeid mellom forskningsmiljøene i Oslo og Bergen med kunnskap om CO2-lagring. Senteret skal bidra til å finne gode og pålitelige løsninger for å injisere, lagre og monitorere CO2 i undergrunnen. Disse løsningene er også kjent som CCS (Carbon Capture and Storage).
Brønntester utføres vanligvis ved at vann injiseres med en høy rate inn i reservoaret, for så å måle trykkresponsen. Trykkresponsen gir informasjon om permeabiliteten.
Injeksjonstester kan føre til hydraulisk oppsprekking om væsketrykket blir såpass stort at det klarer å sprekke reservoarbergarten.
Trykkoppbygging under injeksjon av CO2 vil også kunne lede til hydraulisk oppsprekking. I følge Wangen er det derfor et behov for modelleringsverktøy som kan brukes til å tolke trykkresultater og forutsi hydraulisk oppsprekking.
På IFE utvikler forskerne en simulator for hydraulisk oppsprekking. Den beregner trykket i reservoaret idet injeksjonen leder til oppsprekking.
Simulatoren beregner også hvordan et sprekkesystem vokser, samt hvor mye seismisk energi som frigjøres. Et eksempel på en sprekk generert på grunn av hydraulisk oppsprekking er vist i figuren under.
Figuren viser en sprekk i et todimensjonalt heterogent reservoar som er generert av vanninjeksjon. De blå fargene viser konsentrasjonen av tensile spenninger rundt tuppene av sprekken. Det er derfor her at det er mest sannsynlig at sprekken vil vokse videre. Heterogenitetene til bergarten gjør at det finnes svake soner som kan resultere i at sprekken lager forgreninger. Illustrasjon: Magnus Wangen
Tidlig i injiseringsfasen stiger trykket lineært. Til slutt vil trykket overstige reservoarets evne til å bære spenninger, og sprekken vokser. Dette viser seg som et plutselig trykkfall. Etter hvert som injiseringen fortsetter, vil trykket på nytt stige, helt til en ny oppsprekking skjer, og trykket igjen faller.
I følge Wangen er oppsprekkingen svært avhengig av hvorvidt reservoaret er homogent eller heterogent.
– Fullstendig homogene reservoarer finnes ikke i naturen, men i teorien ville et slikt reservoar sprekke opp jevnt og trutt slik at trykket mer eller mindre stabiliserer seg på et visst nivå, forklarer Wangen.
I praksis er alle reservoarer til en viss grad heterogene, og dermed skjer oppsprekkingen i sprang. Jo mer heterogent et reservoar er, desto større vil mulighetene være for variasjon i oppsprekkingens frekvens og størrelse.
Å kunne simulere hydraulisk oppsprekking er viktig for både for de som skal lagre CO2, så vel som for de som utvinner olje og gass.
