Mindre usikkerhet ved CO₂-injeksjon

InjectWell-prosjektet er en teknisk utviklingsstudie, ledet av NORCE i samarbeid med Wintershall Dea som industripartner, og det Tekniske Universitetet Freiberg i Tyskland.  

«Prosjektet skal levere eksperimentelle og numeriske studier som søker å gi økt forståelse for brønn-integritet og nærbrønns-fenomener ved CO₂-injeksjon i trykkreduserte olje og gass reservoarer. Prosjektet skal bidra til å senke terskelen for at gamle olje- og gassfelt kan bli tatt i bruk for CO₂-lagring ved at injeksjonen kan foregå mest mulig problemfritt», forteller seniorforsker og prosjektleder Jonas Solbakken ved NORCE.

Teori og praksis

Prosjektet søker å oppnå en tett sammenkobling mellom de matematiske simuleringene og eksperimentene som utføres i laboratoriet. Eksperimentelle data og resultater kan brukes som grunnlag til å forbedre og verifisere simuleringene, samtidig som simuleringene kan gi ny innsikt tilbake for å kunne forbedre designet av de utførende eksperimentene.

«Forhåpentligvis klarer vi å fremskaffe nye generiske data og resultater som kan ha relevans for resten av CCS-miljøet. Samtidig vil også deler av prosjektet være mer spesifikt rettet mot aktuelle prosjekter som er av interesse for vår industrielle partner. Disse omhandler praktisk utførelse av stor-skala lagring av CO₂ i gamle trykkreduserte olje- og gassfelt i Europa. Slike reservoarer finnes også på norsk sokkel».

Høy grad av kompleksitet

Forskerne ser på hvordan operasjonelle betingelser, som trykk og temperatur, kan skape fysiske barrierer for injektivitet. Her er det mange komplekse sammenhenger. For CO₂ oppfører seg nemlig ikke helt som mange andre gasser.

«Når komprimert CO₂ skal pumpes med høy hastighet nedover en dyp brønn og inn i et reservoar vil egenskapene til CO₂ kunne endre seg mellom gass-lignende og væske-lignende tilstander. Dette kan særlig være tilfellet i trykkreduserte reservoarer hvor større endringer i trykk- og temperaturforhold kan oppstå langs CO₂ sin ferd nedover brønnen og inn i reservoaret. Dette øker kompleksiteten i hva som fysisk skjer, og dette er viktig å forstå bedre», forteller Solbakken.

Trykkreduserte reservoarer kontra saltformasjoner

InjectWell utvikler også referanse-eksperimenter og simuleringer for å belyse forskjellene mellom lagring i trykkreduserte olje og gass reservoarer kontra saltvanns-formasjoner.

Ett eksempel er saltutfelling. Som oftest ligger det saltvann i porene til bergartene der CO₂’en injiseres for lagring. Når tørr CO₂ injiseres, kan opptak av vann i CO₂’en gjøre at vannet transporteres lengre inn i reservoaret sammen med CO₂’en, mens saltet felles ut og kan bli liggende igjen nær injeksjonspunktet og blokkere «veien». Da kan man få en uventet og uønsket trykkoppbygging, som i verste fall kan tvinge injeksjonen til å måtte stoppe, for utføring av utbedrende tiltak. I et trykkredusert reservoar, med generelt lavere trykk, men gjerne høy temperatur, vil relativt opptak av vann i CO₂ være høyere. Det kan derfor være interessant å studere nærmere om dette kan føre til raskere uttørking, saltutfelling og barriere for injektivitet.

«En bredere forståelse for mulige fallgruver ved injisering i trykkreduserte reservoarer sammenlignet med saltformasjoner, er nyttig kunnskap i utviklingen av CO₂-lagring på norsk sokkel.»

En passende programvare

Videre skal forskerne sammen med industripart teste ut og sammenligne flere typer kommersielle simuleringsverktøy for CO₂ injeksjon.

«Vi ønsker å forstå hvor godt egnet simulatorer på markedet egentlig er per dags dato til å beskrive ulike prosesser og fenomener i brønn og brønnsområdet under ulike realistiske CO₂-injeksjon-scenarier» sier seniorforsker Nematollah Zamani ved NORCE.

Oljeindustrien bruker i dag flere ulike systemer for simulering av brønn-, nærbrønn- og reservoar-prosesser. Disse mangler enda en god del funksjonaliteter dedikert for injeksjon og lagring av store volum CO₂.

«NORCE som forskningsinstitutt ønsker å være en pådriver for både testing og utvikling av dedikerte/spesialiserte simuleringsverktøy for CO₂-lagring. Vi har flere forskningsgrupper i NORCE som jobber med nettopp dette», sier Solbakken.

I InjectWell-prosjektet er målet å utarbeide retningslinjer og forbedringsforslag til brukere, utviklere og programvareleverandører basert på projektdefinerte kriterier. Håpet er at fremtidige simulatorer utvikles og forbedres slik at disse kan brukes med større tillit mot sitt formål.»

CLIMIT-støtte

InjectWell har et prosjektbudsjett på totalt 14 millioner kroner (MNOK), hvorav ca. 6,7 MNOK dekkes av industripartneren, mens 7,7 MNOK kommer som finansiell støtte fra CLIMIT.

CLIMIT har dessuten en viktig oppgave i å koble relevante prosjekter og partnere opp mot hverandre for å legge til rette for kunnskapsoverføringer og synergier. Allerede tidlig i prosjektet ble forskerne kontaktet av interesserte som hadde lest om InjectWell-prosjektet, eller vært i kontakt med CLIMIT, som så hadde blitt oppfordret til å ta kontakt med prosjektleder, eller NORCE som organisasjon.

«Det at CLIMIT sitter med et helhetsbilde over det som skjer og rører deg innen CCS, når det gjelder forskning og utvikling samt industriinteresser, er en viktig rolle som CLIMIT har. Hvis CLIMIT kan hjelpe til med å knytte forskningskompetanse mot industriens behov, slik at disse kan utvikle ting sammen, så er det en gevinst for alle», sier Solbakken.