SSC-Ramore er et femårig forskningsprosjekt som nylig ble avsluttet. Prosjektet hadde som overordnet mål å etablere teknologi til risikovurdering, overvåkning og fjerning av CO2 lagret i grunnen. SSC-Ramore er et samarbeid mellom Institutt for geofag, UiO, Institutt for fysikk og teknologi, UiB, Norges Geotekniske Institutt og Institutt for energiteknikk.
Fokus på takbergartene
De porøse lagringsbergartene i et reservoar vil som regel bestå av sandstein eller kalkstein, mens de tette takbergartene er skifer, leirskifer eller saltavsetninger. Ved NGI har vi utført tester på prøver fra Draupne-formasjonen i Nordsjøen, og resultatene tyder på at denne formasjonen egner seg som «tak» for et deponi i den underliggende Johansen-formasjonen. Johansen-formasjonen er en såkalt akvifer, det vil si at den er vannførende, og består av et inntil 80 meter tykt lag av sandstein som dekker et stort område fra norskekysten ut til Troll-feltet. De øverste lagene i formasjonen er dekket av skifer som sannsynligvis kan holde på store mengder CO2 fra for eksempel Mongstad/Kårstø.
Figuren viser dybden og beliggenheten til Johansenformasjonen, et av de potensielle reservoarene for CO2 i Nordsjøen. Johansenformasjonen er en såkalt akvifer og består av et inntil 80 meter tykt lag av sandstein. Figur fra Oljedirektoratets CO2-atlas for den norske delen av Nordsjøen.
Ettersom CO2 er lettere enn porevannet hvor injeksjonen finner sted, vil oppdrift drive den mot det øvre skiferlaget. Med økt CO2-trykk i reservoaret kan gassen trenge gjennom takbergarten ved kapillært gjennombrudd eller ved dannelse av sprekker eller mikrosprekker som følge av redusert effektivspenning. For å unngå kapillært gjennombrudd er det avgjørende at takbergarten (skifer) har små porehalser, mens in-situspenningene og styrken til skiferen er viktig for å hindre oppsprekking.
|
Om SSC-Ramore SSC-Ramore (Subsurface Storage of CO2 – Risk Assessment, Monitoring and Remediation) er et femårig forskningsprosjekt som ble avsluttet ved årsskiftet. Prosjektet har fokusert på lekkasjer ved lagring av CO2 i undergrunnen. SSC-Ramore er et samarbeid mellom Institutt for geofag ved Universitetet i Oslo, Institutt for fysikk og teknologi ved Universitetet i Bergen, Norges Geotekniske Institutt og Institutt for energiteknikk. Professor Per Aagaard ved Institutt for geofag er prosjektleder. Prosjektet er finansiert av Norges forskningsråd, ConocoPhillips, Norske Shell, RWE Dea, Schlumberger og Statoil. Fra SSC-Ramores prosjektsider: ” Lagring av CO2 i grunnen er en av flere strategier for redusere utslippene av CO2 til atmosfæren. For at dette skal gjøres på en sikker måte, og på den måten skape aksept i samfunnet for fremgangsmåten, er det behov for å øke kunnskapen om risikoen forbundet med lekkasjer fra slike lagre over lang tidshorisont som 1000-ner av år. Det er blant annet behov for forståelse av risikoen ved lekkasjer fra oljebrønner og metoder for å identifisere eventuelle slike lekkasjer. Det er også behov for å bestemme og finne sprekker i grunnen eller bergarten som kan gi lekkasjer og beskrive deres potensiale. Det er også behov for å utvikle modeller som kan koble hydrogeologiske, geokjemiske og geomekaniske simuleringer, og som kan brukes som verktøy til å forutsi muligheten for lekkasjer over tid. Disse problemstillingene vil prosjektet studere i løpet av de 5 årene i prosjektperioden, og på den måten bidra til å redusere CO2 utslippene til atmosfæren.” Les mer om prosjektet her: http://www.mn.uio.no/geo/forskning/prosjekter/ssc-ramore/ |
For å teste skiferens evne til å holde injisert karbondioksid fanget, ble en bergprøve mettet med saltvann. Deretter ble den satt under et trykk tilsvarende trykket en finner 8-900 meter under havoverflaten. Prøven ble så eksponert for superkritisk CO2 ved kontrollert trykk og temperatur på den ene siden. Ved å øke CO2-trykket trinnvis, kunne vi måle hvilket CO2-overtrykk som skulle til for å skape gjennombrudd (lekkasje) i skiferen.
Figur 1: Poreovertrykk og deformasjon ved CO2-gjennombrudd. Figur: Per Aagaard / SSC-Ramore
Gjennombruddet av gassen sammenfalt med signifikant deformasjon i prøven (figur 1). Denne observasjonen sammen med analyser av væskeinnholdet i prøven etter forsøket og petrofysiske egenskaper som permeabilitet og lydhastighet før og etter gjennombruddet antyder at strømningen hovedsakelig var lokalisert til små kanaler eller mikrosprekker i skiferen (figur 2). Ettersom poretrykket i prøven ble gradvis økt og effektivspenningen tilsvarende redusert, kan eksisterende kanaler og/eller mikrosprekker ha åpnet seg og fungert som en passasje for CO2.
Figur 2: Røntgentomografisk (CT) bilde av prøven etter test. Pilene peker mot en vertikal mikrosprekk som ikke ble observert i prøven før gjennombruddet av CO2. Figur: Per Aagaard / SSC-Ramore
Institutt for Energiforskning (IFE) har utført en rekke forsøk på hvordan karbondioksid reagerer med brønnsement. Det er stor forskjell på hvordan CO2 løst i vann og en separat fase av CO2 reagerer. Sistnevnte fører til dypere inntrenging og reaksjoner. Disse forsøkene følges ytterligere opp.
UiB har arbeidet teoretisk med interaksjonen av karbondioksid på ulike mineraloverflater med såkalte molekylærdynamiske simuleringer. Resultater viser at kalsitt-overflater er vannfuktede, men at CO2-molekyler kan krysse dette vannlaget og danne hydrater på overflaten.
Reservoarsimulering på Snøhvit
Det er utført reservoarsimuleringer på den geomekaniske responsen ved injeksjon av karbondioksid på Snøhvitfeltet. Resultatene viste at en får for høy oppbygging av trykk i reservoaret til å injisere så store mengder som det opprinnelig var planlagt. Dette er i samsvar med det man kjenner fra Snøhvit der Statoil nå har endret injeksjonspraksis.
Reaktivitet til takbergarter
UiO har utført laboratorieforsøk der skifre fra Nordsjøen og Svalbard utsettes for CO2 og formasjonsvann. Skifrene viser gledelig nok en begrenset reaktivitet. I tillegg, på grunn av begrenset fysisk inntrenging i skifrene, vil graden av oppløsning/utfelling under aktuelle lagringsbetingelser være liten.
Vi konkluderer med at man ikke vil forvente dramatiske endringer til takbergarter over lagre av klimagassen. Leirsteiner og skifre burde derfor være gode segl, så lenge de ikke er oppsprukket eller inneholder sand.
|
Inviterer til seminar Torsdag 10. mai klokken 10.00 – 15.00 holder samarbeidspartnere et seminar på Institutt for geofag ved Universitetet i Oslo. Her vil involverte forskere og studenter presentere sin nyvunnede kunnskap rundt CO2-lekkasjer i reservoarer. Prosjektleder Per Aagaard vil oppsummere resultatene og si noen ord om veien videre. REGISTRERING: Send e-post til gudmundd@geo.uio.no innen 7. mai. |
