Effect of micro-porosity on CO2-brine displacement stability

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Wegen der hohen Treibhausgasemissionen der letzten zehn Jahre gab es ein verstärktes Interesse an der unterirdischen Entsorgung von Kohlendioxid (CO2) in unterirdischen geologischen Formationen. Ein Beispiel dafür ist tiefer salzhaltiger Grundwasserleiter, der weltweit weit verbreitet ist. Da die unterirdische CO2-Speicherung ein langfristiges Engagement ist, ist die Bestimmung der injizierten CO2-Wanderungsmigration wesentlich. Der Verdrängungsprozess von Sole durch CO2 in den frühen Injektionsstadien (wenn das Sättigungsgleichgewicht bereits erreicht ist), was das Ziel dieser Studie ist, kann als zweiphasiger nicht mischbarer Strom beschrieben werden, der durch eine primäre Drainage dominiert wird. Da Sole und CO2 auch im superkritischen Zustand eine wesentliche Dichte und Viskosität aufweisen, werden Instabilitäten wie viskoses Fingern und das Außerkraftsetzen der Gravitation erwartet. Es gibt mehrere petro-physikalische Eigenschaften, die die Verdrängungsfrontstabilität der CO2-Wolke beeinflussen, einschließlich relativer Permeabilitätsbeziehungen und Kapillarsättigungsfunktion. Die stabilisierende Wirkung des Kapillardrucks als Funktion der unterschiedlichen Längenskalen und die Auswirkung der Parameterveränderung des erweiterten Corey-relativen-Permeabilitätsmodells auf die CO2-Flutfrontstabilität wurden mittels numerischer Simulation umfassend untersucht. Der Forschungsschwerpunkt ist die Ausweitung der Ergebnisse auf die Verdrängungsstabilität von CO2-Sole-Systemen durch die Durchführung einer Abfolge numerischer Simulationen mit dem Schwerpunkt auf die mögliche Abschwächung der Mikroporosität (typisch für Carbonate) bei der Schwerkrafttrennung durch Besetzung von Mikroporen. Um einen umfangreichen Eindruck über die Wirkung von Mikroporen auf die Verdrängungsstabilität zu gewinnen, wurden unter repräsentativen Bedingungen für die CO2-Sequestrierung eine Reihe numerischer 2D-Experimente mit der systematischen Modifikation von Längenskalen, Kapillarsättigungsfunktionen und den Exponenten des erweiterten Corey Modell durchgeführt. Des Weiteren wurde der Längenmaßstab der Gravitationsüberschreibungsminderung durch Mikroporosität untersucht. Mit den Simulationsergebnissen wurde beispielhaft gezeigt, dass mit zunehmender Längenskala (also steigender erwarteter CO2-Säule) die Mikroporosität einen wesentlichen Einfluss auf die Stabilisierung des Schwerkraftfingerns hat.

Details

Titel in ÜbersetzungEinfluss der Mikroporosität auf die Verdrängungsstabilität von CO2-Salzlösungen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung7 Apr 2017
StatusVeröffentlicht - 2017