8.3.8 Simulation of the long-term f

8.3.8 Simulation of the long-term fate of CO2 in a large-scale model
One of the main objectives of reservoir simulation in a geological CO2 sequestration project is to make long term predictions of the fate of the injected CO2. The reservoir model constructed for this purpose should include the major features of the local model that control transport of CO2 on the relevant time scale. The fluid model of CO2 and brine must feature correct volumetric data (densities), phase behaviour (solubility) and transport properties (viscosities and diffusion coefficient).

In the SACS project, the information from the calibrated local model was extrapolated to

build a 3D reservoir model covering an area of 128 km2 to predict the fate of CO

over a time

period of thousands of years.

Capillary pressure and relative permeability describing the interaction between the porous media and the fluids were measured in laboratory experiments on Utsira cores. Computational constraints limited the number of grid blocks in the model to less than one million to achieve acceptable computation times. This represents a substantial coarsening of the grid compared to the local model. Preserving the physical consistency of the major transport phenomena in the new grid is a major challenge. In the model the cap rock shales are assumed to provide a capillary seal for the CO2 phase preventing upward migration, but allowing molecular diffusion of CO2 through the overlying strata.

The results of the simulations show that most of the CO2 accumulates in one bubble under the cap seal of the formation a few years after the injection is turned off. The CO2 bubble spreads laterally on top of the brine column and the migration is controlled by the topography of the cap seal only.

Molecular diffusion is driven by concentration gradients and can usually be neglected in reservoir simulations as it is a slow process compared to other transport processes. It is

attenuated due to diminishing concentration gradients, which is a result of the diffusion process itself. In this case, however, diffusion of CO2 from the gas cap into the underlying brine column will have a most pronounced effect. The brine on top of the column, which becomes enriched in CO2, is denser than the brine below due to the special volumetric properties of the CO2-brine system. This creates an instability that sets up convectional currents maintaining a large concentration gradient near the CO2/brine interface, enhancing the dissolution of CO2. This is illustrated in Figure 26.

Maps of the bubble as function of time are shown in Figure 27, where the top of the sand wedge is the controlling seal. In these simulations the dissolution of CO2 is neglected. If dissolution is included the bubble will reach a maximum size after probably less than 300 years. After this time dissolution is the dominating effect on bubble extension and the bubble will gradually shrink and finally disappear after less than 4000 years. This process commonly is called solubility trapping (Section 3.2.3). The primary benefit of solubility trapping is that once CO2 is dissolved, it no longer exists as a separate phase, thereby eliminating the buoyant forces that drive it upwards. Next, it will form ionic species as the rock dissolves, accompanied by a rise in the pH. Finally, some fraction may be converted to stable carbonate minerals (mineral trapping), the most permanent and secure form of geological storage (Gunter et al., 1993). Thus preliminary results suggest that in the long term (> 50 years) the phase behaviour (solubility and density dependence of composition) will become the controlling fluid parameters at Sleipner.

An alternative scenario where Top Utsira Sand (i.e. the top of the sand below the Sand Wedge) is the controlling topography for migration was also simulated. Figure 28 show that the CO2 will follow a more eastern path. This illustrates how sensitive the migration is to small changes in topography. Top Utsira and the top of the sand wedge are only between 14 and 35 m apart and relatively parallel. The top of the sand wedge dips slightly more towards the south west though, resulting in the large differences between distribution patterns. This test is only presented to illustrate the sensitivity of topography because it is quite unlikely that Top Utsira will retain any CO2 on long term because of its permeability.

Upward molecular diffusion of CO2 through the water-saturated overlying shales can potentially represent an escape path for CO2 into the atmosphere. Along this pathway injected CO2 will not reach the sea floor until several hundred thousand years after the end of injection. This escape mechanism can in practice be neglected.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

8.3.8 การจำลองชะตากรรมระยะยาวของ CO2 ในรูปแบบขนาดใหญ่
หนึ่งในจุดประสงค์หลักของการจำลองอ่างเก็บน้ำในโครงการ sequestration CO2 ธรณีวิทยาจะทำการคาดคะเนระยะยาวของชะตากรรมของ CO2 ฉีด แบบอ่างเก็บน้ำที่สร้างขึ้นสำหรับวัตถุประสงค์นี้ควรมีคุณสมบัติที่สำคัญของแบบจำลองเฉพาะที่ควบคุมการขนส่ง CO2 บนมาตราส่วนเวลาที่เกี่ยวข้อง รูปแบบของเหลว CO2 และน้ำเกลือต้องอาบต้อง volumetric ข้อมูล (แน่น), ระยะที่พฤติกรรม (ละลาย) และคุณสมบัติ (viscosities และสัมประสิทธิ์การแพร่) การขนส่ง

ในถุงโครงการ รายละเอียดจากแบบจำลองท้องถิ่น calibrated ถูก extrapolated ไป

สร้างแบบจำลอง 3D อ่างเก็บน้ำครอบคลุมพื้นที่ km2 128 เพื่อทำนายชะตากรรมของ CO

ผ่านเวลา

ระยะเวลาพันกว่าปี

ความดันเส้นเลือดฝอยและ permeability ญาติอธิบายปฏิสัมพันธ์ระหว่างสื่อ porous และของเหลวถูกวัดในห้องปฏิบัติการทดลองบนแกน Utsira ข้อจำกัดคอมพิวเตอร์จำกัดจำนวนกริดบล็อกในแบบจำลองจะน้อยกว่าหนึ่งล้านเพื่อให้ยอมรับคำนวณครั้ง นี้แสดงถึงการพบ coarsening ของตารางเปรียบเทียบกับแบบจำลองท้องถิ่น รักษาความสอดคล้องทางกายภาพของปรากฏการณ์ขนส่งหลักในตารางใหม่เป็นความท้าทายที่สำคัญ ในรูปแบบ shales หินฝาจะสันนิษฐานให้ตรารูพรุนสำหรับระยะ CO2 ที่ทำให้ไม่สามารถย้ายขึ้น แต่ช่วยให้การแพร่ของ CO2 ผ่านชั้นอยู่เหนือกว่ากัน

ผลลัพธ์ของแบบจำลองแสดงว่าส่วนใหญ่ของ CO2 สะสมในฟองหนึ่งภายใต้ตราก่อกี่ปีหลังจากการฉีดปิดฝา ฟอง CO2 แพร่กระจายแนวนอนด้านบนของคอลัมน์บรรจุกระป๋อง และควบคุมการย้าย ด้วยภูมิประเทศของหมวกตราเท่านั้น

การแพร่คือการขับเคลื่อน โดยไล่ระดับสีเข้มข้น และสามารถมักจะเป็นที่ไม่มีกิจกรรมในสถานการณ์จำลองอ่างเก็บน้ำซึ่งเป็นกระบวนการช้าเมื่อเทียบกับกระบวนการขนส่งอื่น ๆ เป็น

ไฟฟ้าเคร...เนื่องจากการไล่ระดับสีเข้มข้น การลดลงซึ่งเป็นผลของการแพร่ตัวเอง ในกรณีนี้ อย่างไรก็ตาม แพร่ของ CO2 จากหมวกก๊าซลงในคอลัมน์บรรจุกระป๋องต้นจะมีผลมากที่สุดออกเสียง น้ำเกลืออยู่ด้านบนของคอลัมน์ ซึ่งกลายเป็นอุดมไปใน CO2, denser กว่าน้ำเกลือด้านล่างเนื่องจาก volumetric คุณสมบัติพิเศษของระบบ CO2 น้ำเกลือได้ นี้สร้างการความไม่แน่นอนที่ตั้งกระแส convectional รักษาไล่ความเข้มข้นขนาดใหญ่ใกล้กับอินเตอร์เฟซ CO2/น้ำ เกลือ เพิ่มการยุบของ CO2 นี้จะแสดงในรูปที่ 26.

รูป 27 ตราควบคุมด้านบนของลิ่มทรายแสดงแผนที่ของฟองเป็นฟังก์ชันของเวลา ในสถานการณ์จำลองเหล่านี้ ยุบของ CO2 เป็นที่ไม่มีกิจกรรม ถ้ายุบรวม ฟองจะถึงขนาดสูงสุดหลังจากคงน้อยกว่า 300 ปี หลังจากยุบครั้งนี้เป็นผลพลังอำนาจเหนือนามสกุลฟอง และฟองจะค่อยๆ หด และหายไปในที่สุด หลังน้อยกว่า 4000 ปี กระบวนการนี้โดยทั่วไปจะเรียกดักละลาย (ส่วน 3.2.3) ประโยชน์หลักของดักละลายคือ ว่า เมื่อ CO2 ส่วนถูกยุบ ไม่มีอยู่เป็นระยะแยก เพื่อกำจัดกองกำลัง buoyant ที่ขับขึ้น ถัดไป มันจะฟอร์มชนิด ionic เป็นหินละลาย พร้อม ด้วยขึ้น pH สุดท้าย เศษบางอาจถูกแปลงเป็นคาร์บอเนตมีแร่ (แร่ดัก) แบบถาวร และปลอดภัยมากที่สุดของเก็บข้อมูลธรณีวิทยา (Gunter et al., 1993) ดังนั้น ผลลัพธ์เบื้องต้นแนะนำว่า ในระยะยาว (> 50 ปี) พฤติกรรมระยะ (ละลายและความหนาแน่นอาศัยขององค์ประกอบ) จะกลายเป็น พารามิเตอร์ของเหลวควบคุมที่ Sleipner

มีสถานการณ์อื่นที่ด้านบน Utsira (เช่นบนหาดทรายด้านล่างลิ่มทราย) ถูกถือควบคุมสำหรับโยกย้ายถูกจำลองยัง รูปที่ 28 แสดงว่า CO2 ที่จะติดตามเส้นทางตะวันออกมากขึ้น นี้แสดงให้เห็นถึงวิธีการที่สำคัญการย้ายคือการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ ในภูมิประเทศ Utsira ด้านบนและด้านบนของลิ่มทรายมีเฉพาะระหว่าง 14 และ 35 เมตรห่างกัน และค่อนข้างขนานกัน ด้านบนของลิ่มทรายลาดเล็กน้อยไปทางทิศใต้ตะวันตกแม้ว่า ในความแตกต่างระหว่างรูปแบบการกระจายขนาดใหญ่ การทดสอบนี้นำเสนอเฉพาะเพื่อแสดงระดับความสำคัญของภูมิประเทศได้ค่อนข้างน่าที่ Utsira ด้านบนจะเก็บ CO2 ใด ๆ ในระยะยาวเนื่องจาก permeability ของได้

Upward แพร่โมเลกุลของ CO2 ผ่านน้ำอิ่มตัวอยู่เหนือกว่า shales สามารถอาจแสดงเส้นทางการหลบหนีใน CO2 สู่ชั้นบรรยากาศได้ ตามทางเดินนี้ ฉีด CO2 จะไม่ถึงพื้นทะเลจนถึงหลายแสนปีหลังสิ้นสุดการฉีด กลไกนี้หนีสามารถในทางปฏิบัติได้ที่ไม่มีกิจกรรมได้

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

8.3.8 จำลองชะตากรรมระยะยาวของ CO2 ในรูปแบบขนาดใหญ่
หนึ่งในวัตถุประสงค์หลักของอ่างเก็บน้ำในการสะสม CO2 แบบจำลองทางธรณีวิทยา เป็นโครงการที่จะทำให้การคาดการณ์ในระยะยาวของชะตากรรมของฉีด CO2 อ่างเก็บน้ำแบบสร้างขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์นี้ควรรวมถึงคุณลักษณะที่สำคัญของท้องถิ่นรุ่นที่ควบคุมการขนส่งของ CO2 ในระดับเวลาที่เกี่ยวข้องรูปแบบของเหลวของ CO2 และ น้ำต้องมีข้อมูลเชิงปริมาตร ( ความหนาแน่น ) ถูกต้อง ( ( ละลายพฤติกรรม ) และคุณสมบัติการขนส่ง ( ความหนืดและสัมประสิทธิ์การแพร่กระจาย ) .

ในถุงโครงการ ข้อมูลที่ได้จากการสอบเทียบภายในรูปแบบการคาดเดาต่อไป

สร้างโมเดล 3D อ่างเก็บน้ำครอบคลุมพื้นที่ 128 ตารางกิโลเมตร เพื่อทำนาย ชะตากรรมของ Co

ช่วงเวลา

ระยะเวลาหลายปี

ความดันหลอดเลือดฝอย และญาติได้อธิบายปฏิสัมพันธ์ระหว่างสื่อพรุน และของเหลวที่ถูกวัดในปฏิบัติการใน utsira แกน ปัญหาคอมพิวเตอร์ จำกัด จำนวนของบล็อกในรูปแบบตารางน้อยกว่าหนึ่งล้านเพื่อให้บรรลุการยอมรับการคำนวณครั้ง นี้แสดงถึงความหยาบกร้านของตารางเมื่อเทียบกับแบบท้องถิ่นรักษาความสอดคล้องทางกายภาพของปรากฏการณ์ขนส่งรายใหญ่ในตารางใหม่เป็น ความท้าทายที่สำคัญ ในรูปแบบหมวกหินหินดินดานสมมติเพื่อให้เส้นเลือดฝอยตราสำหรับ CO2 ระยะป้องกันการย้ายถิ่นขึ้นได้ แต่ให้กระจายโมเลกุลของ CO2 ผ่านวาง

ชั้นผลของการจำลองแสดงให้เห็นว่าส่วนใหญ่ของคาร์บอนไดออกไซด์ที่สะสมในหนึ่งฟองใต้หมวกตราประทับของการพัฒนาไม่กี่ปีหลังฉีดถูกปิด ฟอง CO2 กระจายแนวนอน ด้านบนของน้ำเกลือและคอลัมน์การย้ายถิ่นจะถูกควบคุม โดยภูมิประเทศของฝาซีลเท่านั้น

การแพร่คือขับเคลื่อนโดยอัตราส่วนของความเข้มข้นและสามารถมักจะถูกละเลยในการจำลองอ่างเก็บน้ำเป็นกระบวนการที่ช้าเมื่อเทียบกับกระบวนการขนส่งอื่น ๆ มันเป็น

บางเนื่องจากการลดลงเชอร์ ซึ่งเป็นผลมาจากกระบวนการแพร่นั่นเอง ในกรณีนี้ , อย่างไรก็ตามการแพร่กระจายของก๊าซ CO2 จากหมวกในน้ำเกลือต้นแบบคอลัมน์จะได้ผลชัดเจนที่สุด ของดองที่ด้านบนของคอลัมน์ ซึ่งจะกลายเป็นอุดมใน CO2 หนาแน่นกว่าทะเลด้านล่าง เนื่องจากอัตรา คุณสมบัติพิเศษของระบบน้ำเกลือ CO2 . นี้จะสร้างความไม่แน่นอนว่าตั้งค่า convectional กระแสรักษาความเข้มข้นมากลาดใกล้ CO2 / น้ำเกลือ เฟสการเพิ่มการละลายของ CO2 นี้จะแสดงในรูป 26 .

แผนที่ฟองเป็นฟังก์ชันของเวลาที่แสดงในรูปที่ 27 ที่ด้านบนของทรายลิ่ม คือ การควบคุมการประทับตรา ในการจำลองนี้การสลายตัวของ CO2 จะถูกละเลย ถ้ายุบรวมฟองจะเข้าถึงขนาดสูงสุดหลังอาจจะมากกว่า 300 ปีหลังจากเวลานี้การสลายตัวเป็น dominating ผลขยายฟองและฟองจะค่อยๆหดลงและในที่สุดก็หายไปหลังจากที่น้อยกว่า 4 , 000 ปี กระบวนการนี้มักเรียกว่าการการละลาย ( มาตรา 3.2.3 ) ประโยชน์หลักของการดักจับ CO2 ละลายละลายคือ ว่า เมื่อ ไม่มี เป็นขั้นตอนที่แยกต่างหากจึงช่วยขจัดพลังลอยตัวที่ขับมันขึ้น ต่อไปก็จะเป็นในรูปแบบไอออนชนิดหินละลายพร้อมด้วยเพิ่มขึ้นในการทดสอบสุดท้าย บางส่วนอาจจะแปลงเป็นมั่นคงแร่คาร์บอเนต ( ดักแร่ ) , ถาวรมากที่สุดและแบบฟอร์มการจัดเก็บทางธรณีวิทยา ( Gunter et al . , 1993 )ดังนั้น ในเบื้องต้นพบว่า ในระยะยาว ( มากกว่า 50 ปี ) ระยะพฤติกรรม ( รูปแบบขององค์ประกอบที่มีความหนาแน่น ) ก็จะกลายเป็นของเหลวที่การควบคุมพารามิเตอร์ Sleipner

สถานการณ์ทางเลือกที่ด้านบน utsira ทราย ( เช่นด้านบนของทรายด้านล่างทรายลิ่ม ) คือการควบคุมภูมิประเทศเพื่อการโยกย้ายก็จำลอง .รูปที่ 28 แสดงให้เห็นว่า CO2 จะติดตามทางตะวันออกมากขึ้น นี้แสดงให้เห็นถึงวิธีการที่ละเอียดอ่อน การย้ายถิ่นคือการเปลี่ยนแปลงขนาดเล็กในลักษณะภูมิประเทศ utsira ด้านบนและด้านบนของทรายและระหว่าง 14 และ 35 เมตร ห่างกันค่อนข้างขนาน ด้านบนของทรายลิ่มลดลงเล็กน้อยสู่ทางตะวันตกเฉียงใต้ แม้ว่า ส่งผลให้ความแตกต่างระหว่างรูปแบบการกระจายแบบทดสอบนี้เป็นเพียงที่นำเสนอแสดงให้เห็นถึงความไวของภูมิประเทศ เพราะมันค่อนข้างยากที่จะรักษาใด ๆที่ด้านบน utsira CO2 ในระยะยาวเพราะมีความสามารถ

ขึ้นการแพร่ของน้ำอิ่มตัว CO2 ผ่านวางเชลส์อาจเป็นตัวแทนของเส้นทางหลบหนีสำหรับ CO2 ในชั้นบรรยากาศตามเส้นทางนี้ฉีด CO2 จะไม่ถึงพื้นทะเล จนหลายแสนปีหลังจากการสิ้นสุดของการฉีด นี้กลไกหนีสามารถในการปฏิบัติ







หลง .