Taket holder tett i CO2-lagrene (RaMoRe)

project-news Claude R. Olsen
09. februar 2012

Den kjemiske effekten av CO2 vil i svært liten grad påvirke forseglingen der CO2-en lagres. Norske forskere har studert de kjemiske prosessene i detalj og slår fast at takbergartene og brønnene holder tett. (Prosjekt 178008)
 

I laboratoriene har forskerne utsatt skifer- og leirprøver for CO2 og formasjonsvann som tilsvarer forholdene nede i et CO2-reservoar under havbunnen. Skifer og leire er gode takbergarter som hindrer CO2-en å sive oppover.

CO2 oppløst i vann danner karbonsyre som reagerer kjemisk med leirslammet eller skiferen. Det kan tenkes å svekke tetningen og skape passasjer for CO2. Når CO2 pumpes ned i reservoaret under høyt trykk, kan vannet i formasjonen bli svært surt, helt ned i en pH på 3. Regnvann har en pH på 5,8.​

Professor Per Aagaard har ledet prosjektet RaMoRe som har tettet viktige kunnskapshull om lagring av CO2. Foto: Claude R. Olsen

Per Aagaard.jpg– Vi fant at kjemiske reaksjoner finner sted, men ikke så mye at det blir noen særlig effekt på egenskapene i skiferen. Forsøkene viser at vi ikke er redde for lekkasjer gjennom leirrike takbergarter på grunn av kjemiske reaksjoner. Takbergarter av leirstein og skifer holder tett så lenge de ikke er oppsprukket, sier professor Per Aagaard ved Universitetet i Oslo.

Han har ledet det store CLIMIT-støttede prosjektet RaMoRe som har sett på faren for lekkasjer ved lagring av CO2, både i takbergarten og i betongen i brønnene som CO2-en pumpes ned gjennom. En av de sentrale temaene er kjemiske og fysiske reaksjoner mellom CO2 i vann og takbergarter. Eksperimentene som ble gjennomført av doktorgradsstipendiat Binyam Lema Alemu, har slått fast at risikoen ved lagring av CO2 i vannførende formasjoner under havbunnen er liten.

En av årsakene til at CO2 i vann ikke utgjør noe stort problem er at karbonsyren raskt løser opp kalkspat og leirmineraler. Dette frigir bikarbonat til vannet og bidrar til å heve pH-en og nye karbonater dannes.

Betong
Når det bores brønner ned til oljereservoarene i Nordsjøen, brukes brønnsement til å tette mellom brønnrøret og omliggende bergart. Tilsvarende fylles de med betong i brønner som forlates i Nordsjøen og som derved hindrer lekkasjer. Det samme skal gjøres når injeksjonen av CO2 i et reservoar er ferdig og brønnhullet fylles med betong. Kjemiske forsøk ved Institutt for energiteknikk (IFE) viser at CO2 i vann reagerer med betongoverflaten, men i så liten grad at det ikke ser ut til å utgjøre noen stor risiko.

rfaring fra USA har vist at CO2 likevel kan lekke gjennom betongen, men det skyldes kvaliteten på jobben som blir gjort når betongen fylles i hullet.

- Med godt betongarbeid, som vi jo har lang erfaring med fra Nordsjøen, tror vi ikke dette er noe problem, sier Aagaard.

Sleipner og Snøhvit
En annen del av prosjektet har sett på hvordan CO2 strømmer gjennom reservoaret og hvordan det kan simuleres i reservoarmodell. Når CO2-en injiseres i reservoaret, vil mesteparten foreligge i en egen fase, men noe løses opp i vannet i reservoaret. En del av CO2-en bindes til mineralene i sandsteinen eller kalksteinen i deponiet mens resten forblir løst i vannet. Den nye modellen kan beregne forholdet mellom fordelingen av CO2 og si noe om trykkoppbyggingen i reservoaret.

Både på Sleipner og Snøhvit stemmer modellen godt overens med erfaringene fra operatøren. Utsira-formasjonen ved Sleipner består av sandstein som er ideell til å ta i mot mye CO2. På Snøhvit derimot gjør den den mindre permeable kvartsrike bergarten i lagringsformasjonen at den ikke kan ta i mot så mye CO2 som planlagt. I stedet bygger trykket seg kraftig opp. Statoil har allerede endret injeksjonsmetode.

- Det er kritisk at operatørene har gode nok modeller for materialene i bergartene, ikke minst ved hvilket trykk de sprekker opp, sier Aagaard.

Ved Norges geologiske institutt (NGI) har forskerne brukt CT-scanner på kjerneprøver fra Nordsjøen for å se hvordan de oppfører seg når CO2 under trykk presses gjennom. De har testet hvordan lyd, elektriske signaler og mekaniske egenskaper endrer seg. Denne kunnsk​apen blir viktig for å lage gode systemer for overvåking av CO2.

Simulerer molekyler
I Bergen har forskerne i gruppen til professor Bjørn Kvamme gjort teoretiske studier av hvordan CO2 reagerer med karbonater og leirmineraler. Ved hjelp av simuleringer av hvordan molekylene beveger seg kan de finne hvor mye av CO2-en som bindes til leirmineralene. Simuleringene gir bedre forståelse av egenskapene i reservoaret der CO2 skal lagres.

RaMoRe ble startet i 2007 og avsluttes med de to siste doktorgradene i 2012, men forskningen fortsetter videre i forskningssenteret for CO2-håndtering SUCCESS.

Prosjektbeskrive​lse

​​​

project-news


CLIMIT © 2017