Verteilung derCO2-Gassättigung nach 30 Jahren Injektion in 2 Bohrlöchern, die 0,5 Meilen voneinander entfernt sind, mit einer Gesamtrate von 1 Million TonnenCO2 pro Jahr.

Herausforderung: Bestimmung einer unverzerrten zweidimensionalen Darstellung einer dreidimensionalenCO2-Fahne in einem geschichteten Reservoir mit variablen Eigenschaften.

Lösung: Für die Genehmigung von Injektionsbohrungen der Klasse VI müssen mehrphasige Berechnungsmodelle verwendet werden, um den Prüfbereich (Area of Review, AoR) auf der Grundlage der horizontalen Ausdehnung einer dreidimensionalen (3D)CO2-Fahne abzugrenzen. Mitarbeiter von INTERA haben während ihrer Tätigkeit am Pacific Northwest National Laboratory einen neuen Ansatz zur Quantifizierung der Ausdehnung einerCO2-Fahne entwickelt, der auf der Berechnung der vertikal integrierten Masse pro Fläche (VIMPA) beruht. Die einfache Projektion der 3D-Verteilung derCO2-Sättigung auf eine horizontale Ebene ist weder repräsentativ noch einfach und kann durch dünne, durchlässige Schichten im Reservoir verzerrt werden. Die VIMPA-Methode bietet einen einfachen, additiven Ansatz zur Bestimmung einer unverzerrten horizontalen Ausdehnung einer3D-CO2-Fahne in komplexen Reservoiren mit variablen Eigenschaften. Es berücksichtigt das gesamteCO2 innerhalb des Simulationsbereichs und nicht nur das in einer bestimmten Schicht. Es ist unabhängig von den Eigenschaften und Bedingungen des Reservoirs und ermöglicht eine Standardisierung und einen Vergleich über alle Injektionsszenarien und -standorte hinweg. Die VIMPA-Methode kann auf verschiedene Zonen wie die Injektionszone oder die einschließende Zone (oder jede andere Zone von Interesse) angewandt werden, um die Verteilung derCO2-Masse zu verstehen, was einen nützlichen Leitfaden für die Planung von Überwachungssystemen darstellt. Sie kann auch auf die verschiedenen Phasen oder Zustände vonCO2 angewandt werden, um die Verteilung des immobilenCO2 (d. h. gelöstesCO2 und eingeschlossenesCO2) und des mobilenCO2 zu bestimmen. Um den Wert der VIMPA-Methode zu demonstrieren, simulierten INTERA-Mitarbeiter die Injektion vonCO2 in ein hypothetisches salzhaltiges Reservoir mit einer Rate von 1 Million Tonnen pro Jahr über einen Zeitraum von 30 Jahren unter Verwendung desCO2-Modus des Subsurface Transport Over Multiple Phases (STOMP-CO2) Simulators. Die Simulationen ergaben, dass sich 95 % der injiziertenCO2-Masse in den zentralen 55 % des Fahnenbereichs befinden. Dies zeigt, warum die Verwendung der maximalen Fahnengröße auf der Grundlage der Gassättigung wegen der geringenCO2-Menge in der Region nahe des Fahnenrandes möglicherweise nicht angemessen ist.

Ergebnisse: Nach der Entwicklung und Überprüfung des VIMPA-Ansatzes wurde dieser auf eine geplanteCO2-Speicherstätte im Mittleren Westen der USA (als Teil des DOE-Projekts FutureGen 2.0) angewandt, die die allererste Genehmigung der US-Umweltschutzbehörde für Injektionsbohrungen der Klasse VI zurCO2-Speicherung erhielt.

Die Fläche, die die Masse des überkritischenCO2 im Vergleich zur Zeit darstellt, für 30 JahreCO2-Injektion in 2 Bohrlöcher, gefolgt von 50 Jahren Umverteilung der CO2-Fahne.
CO2-Masse in der Gasphase pro Fläche am Ende des 30-jährigen Injektionszeitraums. Die drei konzentrischen Formen stellen die Grenzen der Abgasfahne dar, innerhalb derer 100 %, 99 % und 95 % derCO2-Masse eingeschlossen sind. Die Zahlen in Klammern sind die Flächen der entsprechenden Formen.