Effects of Salt Precipitation on the Hydraulic Properties of Porous Media due to Supercritical CO2 Injection via Microfluidics

Titel in Übersetzung: Effekte von Salzablagerungen auf die hydraulischen Eigenschaften von porösen Medien infolge der Injektion von überkritischem CO2 mittels Mikrofluidik

Reagan Kabogozza

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

241 Downloads (Pure)

Abstract

Die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung in tiefen Salzwasseraquiferen (bekannt als CCS-Technologie) gilt als die am weitesten verbreitete technische Lösung zur Verringerung der globalen CO2-Emissionswerte und um die globalen CO2-Reduktionsziele zu erreichen und den Klimawandel zu begrenzen. Salzwasserleiter haben jedoch stark mineralisierte Solen, deren Mineralien (Salze wie Halit, Sylvin und andere) während der CO2-Injektion aufgrund der Verdampfung der Sole in die trockene überkritische CO2-Phase ausfallen. Salzausfällungen können die hydraulischen Eigenschaften poröser Medien wie Porosität und Permeabilität verringern und eine erhebliche Beeinträchtigung oder Verringerung der Injizierbarkeit verursachen, insbesondere in der Nähe des Bohrlochs, wo Berichten zufolge eine vollständige Verstopfung auftritt. Dies führt dazu, dass CO2-Speichervorgänge weniger kosteneffektiv sind, insbesondere wenn ein einzelnes Bohrloch nicht die Injektion von mehreren Millionen Tonnen CO2 pro Jahr aufnehmen kann. Um mit dem richtigen Verstopfungsmodell korrekt vorhersagen und simulieren zu können, wie und wann Salzausfällung während CCS in salzhaltigen Grundwasserleitern auftritt, ist das Verständnis der physikalischen Mechanismen, die zur Salzausfällung führen und diese verstärken, von entscheidender Bedeutung. Es ist auch wichtig, die Art der Salzkristallisation, die Niederschlagsmuster und die daraus resultierende Änderung der hydraulischen Eigenschaften poröser Medien zu verstehen. In der Literatur bestehen viele Unklarheiten bezüglich der kritischen Eingaben in Salzverstopfungsmodelle, und dies hat zu Diskrepanzen zwischen den Vorhersagen der Salzausfällung und den Beobachtungen im Feld geführt. Diese Master-Arbeit untersucht die Salzausfällung auf mikroskopischer Ebene unter Verwendung von Lab-on-a-Chip-Mikrochips, um einige dieser Widersprüche zu hinterfragen, und stellt fest, was aus mikroskopischer Sicht passiert. Luft und trockenes überkritisches CO2 wurden in vollständig mit Sole überflutete Mikrochips injiziert, um eine vollständige Trocknung unter entsprechender Kontrolle zu erreichen. Es wurde dabei beobachtet, dass zwei Arten oder Formen der Salzkristallisation in unterschiedlichen Phasen auftreten, die auch unterschiedliche Muster der Salzausfällung aufweisen. Der Einfluss der Injektionsrate und des Salzgehaltes der Sole auf die Versuchs-Muster und die Art der Salzausfällung wird ebenfalls untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse wurden verwendet, um das Ausmaß der Änderung der hydraulischen Eigenschaften des porösen Mediums (Mikrochip) zu ermitteln und dann mit den üblicherweise verwendeten Verstopfungsmodellen für die Salzausfällungssimulation in salzhaltigen Umgebungen zu vergleichen.
Titel in ÜbersetzungEffekte von Salzablagerungen auf die hydraulischen Eigenschaften von porösen Medien infolge der Injektion von überkritischem CO2 mittels Mikrofluidik
OriginalspracheEnglisch
QualifikationMSc
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Jammernegg, Boris, Mitbetreuer (intern)
  • Ott, Holger, Betreuer (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2022

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Dieses zitieren