HPC-simuleringsprogramvare for gigatonne-lagringsutfordringer, fase 2

Det omsøkte prosjektet skal akselerere utviklingen av HPC (high performance computing) -teknologi for CO₂-lagringssimulering. I fase 1 av prosjektet (620073) ble det oppnådd en avgjørende milepæl med utgivelsen og demonstrasjonen av CO₂STORE-modulen i OPM Flow simulatoren (www.opm-project.org). Dette er et dedikert CO₂-lagringsalternativ som er enkelt å bruke, nøyaktig og ytende. CO₂STORE-modulen ble vellykket brukt på en regional multi-million celle modell av Smeaheia. Videre utvikling er nødvendig for å (a) ytterligere forbedre ytelse og stabilitet for å tillate effektiv inkludering av oppløsningsprosesser og termiske effekter i realistiske simuleringer på feltskala (b) utvide brukstilfellene til nye emner, f.eks. lagring i depleterte hydrokarbonfelt (c) samarbeide med andre lagringssimulatorgrupper for å utvikle en internasjonal benchmark for simulering av CO₂-injeksjon på feltskala. Et tett samarbeid mellom relevante brukergrupper styrket relevansen til prosjektet i fase 1. I fase 2 har vi som mål å utvide gruppen som besto av fagfolk fra Nederland, USA og Norge til å også inkludere brukere fra relevante miljø i Danmark og Storbritannia. Målet vårt er å levere en dedikert CO₂-lagringssimulator som kan bli det foretrukne alternativet for CCS-fellesskapet.

Gigatonn CO₂-lagring er så langt et uprøvd konsept. Et regionalt perspektiv på Gigatonn CO₂-lagring er en nøkkel for å sikre god utnyttelse av infrastruktur og tilgjengelige lagringsressurser. En spesiell utfordring for mange av de potensielle regionene er å modellere samspill med pågående petroleumsvirksomhet, for eksempel Troll vest for Smeaheia. En rask og pålitelig simulator, som er målet for dette prosjektet, kan gi beregningskapasitet som muliggjør storskala simulering av Gigatonn CO₂-lagring. Gigatonn-utfordringen stiller et spesielt sett med krav til simulatorer – robust, tilstrekkelig nøyaktig og effektiv over store romlige domener og lange tidsskalaer – som ligger utenfor rekkevidden til eksisterende verktøy. Et pålitelig gigatonnsimuleringsverktøy har betydelig potensiale som en game changer for industrien. Prosjektet vil gjøre det mulig for operatører å vurdere gigatonn CO₂-lagring og planlegge mer effektivt for storskala feltutbygginger. HPC-simuleringer vil støtte teknoøkonomiske analyser og gi bedre CAPEX/OPEX estimater.

Det overordnede målet til HPC Gt er å levere en HPC-kompatibel CO₂-lagringssimulator med avansert funksjonalitet for å møte utfordringen med gigatonnlagring. En del av dette målet ble nådd i fase 1 av prosjektet. En viktig milepæl var lanseringen av CO₂STORE modulen og den vellykkede demonstrasjonen av HPC-ytelse på den regionale Smeaheia-modellen. Tilbakemeldinger fra interessenter på slutten av fase 1 og videre testing avslørte ytterligere behov både når det gjelder ytelse og funksjonalitet som foreløpig ikke støttes bredt av andre kommersielle simulatorer. For å oppfylle det overordnede målet, har fase 2 av dette prosjektet som mål: (1) Forbedre HPC-ytelsen med minst 20 % på komplekse multi-million celle modeller levert av industrien. (2) Tilby funksjonalitet som er nødvendig for å simulere CO₂-injeksjon i depleterte hydrokarbonfelt. (3) Simulere reservoarmodeller hvor CO₂-oppløsning i vann og termiske effekter er tilstrekkelig nøyaktig modellert med kjøretider som ikke er mer enn fem ganger høyere enn tilsvarende modeller uten oppløsning og termiske effekter. (4) Utdanne og tiltrekke 10 nye brukere av CO₂-funksjonaliteten i OPM Flow innenfor prosjektperioden.

Prosjektet vil levere en åpen kildekode-simulator som er i stand til å simulere svært komplekse modeller med nødvendig fysikk og god ytelse. Prosjektet er planlagt med fire arbeidspakker (WP):

1. Forbedre HPC-ytelse til OPM Flow ytterligere med et mål om å levere en merskalerbar, robust og effektiv simulator.
2. Utvide modeleringskapabilitet i simulatoren for muliggjør effektiv simulering av CO₂-injeksjon i depleterte hydrokarbonfelt.
3. Verifisere og demonstrere CO₂-simuleringer som inkluderer CO₂-oppløsningsprosesser og termiske effekter i realistiske feltskalainnstillinger.
4. Formidling og forberedelse av en internasjonal CO₂-lagrings benchmark for realistiske simuleringer på feltskala.