Betydelsen av heterogenitet för spridning av geologiskt lagrad koldioxid

The demand for large scale storage of carbon dioxide (CO2) grows stronger as incentives to reduce greenhouse gas emissions are introduced. Geological storage sites such as depleted oil and gas reservoirs, unminable coal seams and deep saline water-saturated aquifers are a few of many possible geological storage sites. Geological formations offer large scale storage potential, hidden locations and are naturally occurring world wide. A disadvantage is the difficulty to investigate the properties of storage material over large areas. Reservoir simulation studies addressing issues of heterogeneous reservoirs are growing in number. There is still much to investigate however this study adds to the field by investigating the significance of the heterogeneity in hydraulic conductivity based on core sample data. The data was received from the main CO2 injection site Heletz, Israel in the European Union Seventh Framework Programme for research and technological development (EU FP7) project MUSTANG (CO2MUSTANG, 2011-03-13). By developing models using iTOUGH2/ECO2N, the aim of this study is to contribute to a better understanding of how the average permeability, variance in permeability and spatial correlation of the reservoir properties affect the distribution of CO2 within the deep saline aquifer target layer. In this study a stochastic simulation approach known as the Monte Carlo method is applied. Based on core sample data, geostatistical properties of the data are determined and utilized to create equally probable realizations where properties are described through a probability distribution described by a mean and variance as well as a constructed semivariogram. The results suggest that deep saline aquifers are less storage effective for higher values of average permeability, variance in permeability and spatial correlation. The results also indicate that the Heletz aquifer, with its highly heterogeneous characteristics, in some extreme cases can be just as storage effective as a deep saline aquifer ten times as permeable consisting of homogeneous sandstone.Incitament för minskningar av växthusgaser har på senare tid ökat efterfrågan för storskalig lagring av koldioxid (CO2). Geologiska lagringsplatser som exploaterade olje- och gasreservoarer, svårutvunna kollager och djupt belägna salina akvifärer är exempel på potentiella lagringsplatser. Sådana geologiska formationer erbjuder storskalig lagring, dold förvaring och är naturligt förekommande världen över. Dock finns det stora svårigheter i att undersöka de materiella egenskaperna för hela lagringsområden. Simuleringsstudier som hantera frågor gällande reservoarers heterogenitet växer i antal. Det finns fortfarande mycket kvar att undersöka och denna studie bidrar till detta forskningsområde genom att undersöka betydelsen av heterogenitet i hydraulisk konduktivitet för spridningen av koldioxid med hjälp av uppmätt brunnsdata. Data erhölls från lagringsplatsen Heletz i Israel som är den huvudsakliga lagringplatsen i projektet MUSTANG är en del av den Europeiska Unionens sjunde ramprogram för forskning och teknisk utveckling (EU FP7), (CO2MUSTANG, 2011/3/13). Genom att utveckla modeller med hjälp av programvaran iTOUGH2/ECO2N är syftet med denna studie att bidra till en bättre förståelse för hur den genomsnittliga permeabilitet, varians i permeabilitet samt rumslig korrelation av reservoaregenskaper påverkar fördelningen av CO2 i den djupa saltvattenakvifären Heletz. Denna studie använde sig av stokastisk simulering genom att tillämpa Monte Carlo-metoden. Med hjälp av tidigare uppmätt brunnsdata kunde geostatistiska egenskaper bestämmas för att skapa ekvivalent sannolika realiseringar. De geostatistiska egenskaperna beskrevs med en sannolikhetsfördelning genom medelvärde och varians samt ett konstruerat semivariogram. Resultaten tyder på att djupa saltvattenakvifärer är mindre lagringseffektiva vid högre värden av genomsnittlig permeabilitet, varians i permeabilitet och rumslig horisontell korrelation. Resultaten visar även att Heletz akvifär, med dess mycket heterogena egenskaper, i extrema fall kan vara lika lagringsineffektiv som en djupt belägen saltvattenakvifär med tio gånger högre genomsnittlig permeabilitet