CO2-brine primary displacement in saline aquifers : experiments, simulations and concepts

Ott, Holger; Urai, János; Kersten, Michael; Helmig, Rainer

doi:34449

CO2-brine primary displacement in saline aquifers : experiments, simulations and concepts = Primäre Verdrängungsprozesse durch Injektion von CO2 in salzhaltige Grundwasserleiter

Ott, Holger

2015 & 2016

VerantwortlichkeitsangabeHolger Ott

ImpressumAachen 2015

Umfang260 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Habilitationsschrift, RWTH Aachen, 2015

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2016

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Urai, János (Thesis advisor) ; Kersten, Michael (Thesis advisor) ; Helmig, Rainer (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2015-12-02

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2015-075924
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/565104/files/565104.pdf
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/565104/files/565104.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Bohrloch-Integrität (frei) ; CCS (frei) ; CO2 geological storage (frei) ; CO2-Mobilität (frei) ; Geowissenschaften (frei) ; Injektivität (frei) ; Porenskalenphysik (frei) ; Verdrängungseffizienz (frei) ; deep saline aquifers (frei) ; displacement and sweep efficiency (frei) ; geologische CO2-Speicherung (frei) ; injectivity (frei) ; phase mobility (frei) ; pore-scale physics (frei) ; reactive transport (frei) ; reaktiver Transport (frei) ; tiefe Grundwasserleiter (frei) ; well-bore integrity (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550

Kurzfassung
Das Thema der vorliegenden Habilitationsschrift bezieht sich auf geologische Speicherung von CO2 zur Minderung von Treibhausgasemissionen. Sie behandelt mittels experimenteller und numerischer Methoden wesentliche Prozesse während der Injektion und Migration von CO2 in tiefen Grundwasserleitern. Die Schwerpunkte liegen dabei auf Injektivität und Bohrloch Integrität, der Verdrängungseffizienz und der CO2 Phasenmobilität nach Injektionsstopp. Verdrängungsprozesse und deren Einfluss auf CO2 Speicherung werden identifiziert und quantifiziert. Basierend auf Standarddaten werden einfache Regeln entwickelt mit deren Hilfe eine frühe Risikoabschätzung möglich ist, noch bevor aufwändige Feldsimulationen durchgeführt werden. Des Weiteren deckt die Arbeit neue Fragestellungen und Schwierigkeiten auf, beschreibt experimentelle sowie numerische Methoden und gibt Empfehlungen für zukünftige F&E.

The geological storage of carbon dioxide is a promising method to reduce greenhouse gas emissions to the atmosphere and to meet demanding climate targets. It is also a key enabler for the upstream industry when large amounts of CO2 are produced in hydrocarbon production operations and a disposal concept is required. The most promising geological reservoirs for CO2 storage are depleted hydrocarbon fields and deep saline aquifers. While depleted fields are usually well characterized and have proven seals, saline aquifers are generally more abundant, with a higher total storage capacity. The present habilitation treatise addresses key aspects of CO2 injection and plume migration in saline aquifers, with the presented results being partly applicable to storage in depleted hydrocarbon fields. CO2 storage research is focused on storage capacity and storage safety. Several threats have been identified concerning the injection process, e.g. firstly, the migration of the CO2 plume potentially leaving the characterized zone of the reservoir to a potential leakage zone and, secondly, the long-term fate of the CO2 in the reservoir - how safe is CO2 storage? The involved time scales range from immediately after injection up to several decades for the primary plume migration. The ultimate trapping processes might take place over centuries and even millennia. This document presents results of experimental research and numerical modeling addressing the early phase of geological storage, i.e., aspects of injectivity, plume migration and early trapping. The document is meant to provide guidance for further experimental investigations, including data interpretation by numerical modeling. We further aim to identify displacement mechanisms and their effects on plume migration, and to provide simple rules for an upfront investigation on the basis of a limited set of data and before extensive reservoir modeling is performed.

OpenAccess:
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