Description: Im Rahmen des CO2 Capture Project des US Department of Energy werden am GFZ Methoden zur sicheren und umweltverträglichen Langzeitspeicherung von CO2 in porösen Gesteinen (z.B. Sandsteinen) entwickelt. Dazu gehören auch Methoden zur Überwachung und Risikoabschätzung. Die Arbeiten des GFZ Potsdam konzentrieren sich auf die experimentelle Untersuchung von Gesteins-Fluid-Wechselwirkungen. Mit Hilfe einer triaxialen Hochdruckzelle werden geophysikalische und geochemische Vorgänge untersucht, die in Sandsteinen ablaufen, wenn diese im Kontakt mit Salzlösungen und mit CO2 stehen. Die Untersuchungen laufen bei Druck- und Temperaturbedingungen ab, die repräsentativ für tiefe Aquifere sind, die als Zielhorizont in Frage kommen (ca. 700 m und tiefer). Dabei werden kontinuierlich geophysikalische und geomechanische Daten aufgenommen, wie z.B. seismische Geschwindigkeiten, spezifischer elektrischer Widerstand und Deformation. Außerdem ermöglicht die Anlage die Gewinnung von Fluidproben, die mit dem Gestein in Wechselwirkung standen. Die Proben werden chemisch analysiert und ergeben quantitative Daten zur Mobilisierung von Ionen durch die Einwirkung von Salzlösungen und superkritischem CO2. Diese gekoppelten geophysikalischen und geochemischen Experimente unter simulierten in-situ Bedingungen sind erforderlich, um realistische Parameter für Reservoir-Management und numerische Modellierungen zu liefern und um das allgemeine Verständnis für die im Reservoir ablaufenden Prozesse zu verbessern. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass Salzlösung und CO2 die seismischen Geschwindigkeiten, die Dämpfung seismischer Wellen und den spezifischen elektrischen Widerstand beeinflussen. Diese Größen sind damit potentielle Attribute für ein geophysikalisches Monitoring. Die gleichzeitige Verwendung von Kompressions- und Scherwellengeschwindigkeiten ermöglicht eine Trennung von Saturations- und Druckeffekten. Die Dämpfung der Kompressionswellen reagiert besonders empfindlich auf den CO2-Sättigungsgrad. Die geochemischen Analysen der Gesteinsproben vor und nach den Experimenten sowie die Analysen der Fluidproben zeigen, dass durch die Salzlösungen Kationen mobilisiert werden, die vom Fluid transportiert werden können. CO2 erhöht die Reaktionsraten teilweise erheblich. Diese Vorgänge können die hydraulische Permeabilität verringern oder erhöhen sowie die Festigkeit des Gesteins verändern.
Types:
SupportProgram
Origins:
/Wissenschaft/Helmholtz-Gemeinschaft/GFZ
/Bund/UBA/UFORDAT
Tags:
Potsdam
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Überkritisches Kohlendioxid
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Kohlendioxid
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Methan
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Seismik
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Sandstein
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Geologie
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Grundwasserleiter
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Langzeitspeicherung
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Leitfähigkeit
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Management
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Monitoring
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Permeabilität
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Risikoanalyse
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Modellierung
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Chemische Reaktion
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in situ
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Kenngröße
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Leckage
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Mineral
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Umweltverträglichkeit
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Gestein
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CO2-Abscheidung und -Speicherung
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CO2-Injektionen
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Ionen
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Kationen
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Kontinuierliches Verfahren
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Physikalische Eigenschaft
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Salzlösung
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Wechselwirkung
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Wiederfindungsrate
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Region:
Brandenburg
Bounding boxes:
13.01582° .. 13.01582° x 52.45905° .. 52.45905°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Organisations
Time ranges:
2000-01-01 - 2007-12-31
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Effects of CO2 injection on the physical properties of reservoir rocks
Description: The GFZ Potsdam contributes to the CO2 Capture Project (CCP, www.co2captureproject.org) by developing methods to ensure safe long-term underground storage of carbon dioxide (CO2). Potential storage formations are oil fields (with the added benefit of enhanced oil recovery), unmineable coal seams (enhanced coalbed methane), and deep saline aquifers (depth approximately 700 m and below). The latter option offers a particularly large storage volume due to the widespread distribution of suitable aquifers around the world.The efforts at GFZ Potsdam are aiming at methods for maximizing safe geologic storage, for verifying stored volumes, and for assessing storage risks. We simulate CO2 sequestration in deep saline aquifers at temperature and pressure conditions that are representative for a depth range from approximately 800 m to 2000 m. The CO2 is supercritical under these conditions, i. e. the density is that of a liquid, while the viscosity and compressibility are more representative of a gas. The sandstone samples are cylindrical with a length of 10 cm and a diameter of 5 cm (Figure 1). They are exposed to brine of known composition and CO2 inside a triaxial cell. Geophysical and geochemical data can be logged, e. g. seismic signals (compressional and shear), electrical resistivity, strain, and flow rates. Brine samples can be collected after the liquid had been in contact with the rock. The brine samples are analyzed for ions that are mobilized by the chemical interactions between the minerals and the fluids. The rock samples are analyzed before and after each flow-through experiment to assess alterations in the mineral framework of the sandstones.The results of experiments over a few weeks show that the seismic wave speeds and the seismic wave attenuation are affected by the interaction between brine, CO2, and the minerals in the sandstone. The shear modulus does depend on the saturand. This is not predicted by the widely used Gasman model and may allow for an simultaneous assessment of both the pressure and saturation state of the reservoir, since the pressure sensitivities of the shear and the bulk moduli seem to differ considerably for many sandstone samples. The chemical analyses of the rock and liquid samples indicate the mobilization of different ions through various fluid-rock interactions. This may lead to mineral alterations that change the transport properties of the reservoir rock, such as porosity and permeability. This in turn will have effects on the reservoir performance over longer periods and may require modifications of the long-term reservoir management.Future activities will aim at long-term experiments (several months duration) in the triaxial cell and in autoclaves. The experiments will focus on sandstones and on cap rocks that act as reservoir seal and prevent a direct contact between the fluids and the biosphere. CO2-induced alterations of the cap rocks may have a significant effect on their sealing capacity. Usw.
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