(12) Oversettelse av europeisk patentskrift

Transkript

1 (12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP B1 (19) NO NORGE (1) Int Cl. B6G /00 (06.01) C09K 3/12 (06.01) E21B 41/00 (06.01) Patentstyret (21) Oversettelse publisert (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet (86) Europeisk søknadsnr (86) Europeisk innleveringsdag (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato () Prioritet , GB, (84) Utpekte stater AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR (73) Innehaver Heriot Watt University, Riccarton, EdinburghEH14 4AS, GB-Storbritannia (72) Oppfinner SEDEH, Mehran, Sohrabi, 67 Glasgow Road, Edinburgh EH14 7HS, GB- Storbritannia JAMIOLAHMADY, Mahmoud, 98 Crosswood CrescentBalerno, Edinburgh EH14 7HS, GB-Storbritannia (74) Fullmektig Tandbergs Patentkontor AS, Postboks 170 Vika, 0118 OSLO, Norge (4) Benevnelse Fremgangsmåte for selvtetting (6) Anførte publikasjoner US-A US-A US-A

2 1 Beskrivelse Oppfinnelsens område [0001] Den foreliggende oppfinnelse gjelder fremgangsmåter for tetting av en lekkasje av væske fra beholdere, for eksempel lagerbeholdere. Den er spesielt godt egnet for tetting av lekkasjer av superkritiske væsker fra geologiske reservoarer og formasjoner. Oppfinnelsens bakgrunn [0002] Den foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte som tillater automatisk diagnose og tetting av lekkasjer, både kjente og ukjente, fra beholdere, for eksempel lagerreservoarer, nærmere bestemt geologiske reservoarer og formasjoner, uten behov for ytre inngripen. [0003] Den foreliggende oppfinnelse kan følgelig anvendes for diagnose og tetting av karbondioksid (CO 2 )-lekkasje fra geologiske reservoarer, deriblant både hydrokarbonreservoarer og aquiferer, og er derfor spesielt god egnet for miljøet, petroleumbehandling og CO 2 -lagringsområder. [0004] Lekkasje av fluid fra beholdere er et viktig problem i mange industrier, grunnet de økonomiske tapene, miljøskadene og faren for helse og sikkerhet som kan være en følge av lekkasjen. Dersom lagring av større mengder av et skadelig fluid planlegges, er det potensielle tapet eller den potensielle skaden høyere. [000] Det er derfor ønskelig å ha fremgangsmåter for påvisning av lekkasje og for tetting av eventuelle lekkasjer som måtte oppstå. Dette er spesielt tilfelle dersom beholderen er vanskelig tilgjengelig for inspeksjon eller rett og slett er for stor for konstant, eller til og med periodisk, overvåking, for eksempel en underjordisk geologisk formasjon. [0006] CO 2 -innfanging og -sekvestrering (lagring) ved forskjellige teknikker er foreslått som et middel for å redusere mengden av denne gassen i atmosfæren, for å bekjempe global oppvarming. En viktig del av dagens strategier for begrensning av CO 2 er trygg lagring av store volumer av CO 2 over lang tid ved å injisere gassen inn i reservoarer under overflaten, eller "geologisk sekvestrering". [0007] Egnede geologiske mål for CO 2 -sekvestrering er generelt saltlakeholdige formasjoner (formasjoner som inneholder udrikkelig vann) og fullt utviklede eller forlatte olje- og gassreservoarer. [0008] Det foreligger imidlertid viktige bekymringer når det gjelder integriteten av tetningen i disse underjordiske geologiske reservoarene, og følgelig muligheten for lekkasje av injisert CO 2 fra reservoaret som gassen har blitt injisert inn i til permeable naboformasjoner eller til atmosfæren.

3 [0009] Slik lekkasje er bekymringsfull av mange grunner, men hovedsakelig fordi den kan kontaminere eksisterende energi-, mineral- og/eller grunnvannsressurser, utgjøre en fare på overflaten og bidra til økte konsentrasjoner av CO 2 i atmosfæren. [00] Diagnose av lekkasje i et lagerreservoar og tetting av lekkasjen, nærmere bestemt CO 2 -lekkasje fra geologiske reservoarer, er av stor betydning for mange industrier og regjeringer, og også for allmennheten. [0011] Selv en liten, men vedvarende lekkasje er uønsket, siden den vil føre til at gassen går tilbake til atmosfæren, slik at hensikten med lagringen forpurres. Lignende betraktninger gjelder ved lagring av større mengder av andre fluider. [0012] De to viktigste mulige lekkasjeveiene for geologisk lagret CO 2 er for det første lekkasje av injisert CO 2 grunnet naturlige veier, som forkastninger og bruddstrukturer (kjente og ukjente) i en geologisk formasjon, og for det andre lekkasje gjennom utilstrekkelig sementerte eksisterende eller forlatte brønner. [0013] I praksis utgjør en identifisering av disse mulige lekkasjestedene og utførelse av effektive tiltak et stort problem for dem som deltar i geologisk sekvestrering og lagring av CO 2. [0014] Ved geologisk sekvestrering av CO 2 kan kappebergarter utgjøre en barriere med lav permeabilitet og en kapillarvegg som kan hindre at CO 2 migrerer oppover. I noen tilfeller er det imidlertid mulig at det foreligger uoppdagede forkastninger, bruddstrukturer eller sandårer i kappebergarten, eller at CO 2 vil spre seg utenfor den påtenkte lagerformasjonen og på den måten gå rundt kappebergarten. Dersom CO 2 - massen støter på en permeabel forkastning eller bruddstruktur eller trenger seg frem rundt kappebergarten, kan den lekke opp mot overflaten. [001] Et annet mulig lekkasje-scenario gjelder brønner, typisk olje- eller gassbrønner, både eksisterende og forlatte. Mulige lekkasjeveier i en eksisterende brønn kan omfatte foretrukne strømlinjer langs fjell-sement-grenseflaten, langs grenseflaten mellom borehullsfôring og sement og gjennom nedbrutte materialer. [0016] Selv om intakt brønnsement har svært lav permeabilitet (av størrelsesorden - m 2 / - millidarcy), og derfor er et godt materiale for anvendelse i brønnkomplettering, er den totale permeabiliteten av brønnmaterialer sett under ett svært sensitiv for relativt små endringer i konfigurasjonen. [0017] For eksempel kan en tynn, for eksempel 1 mm, degradert sementsone, med svært høy permeabilitet i den degraderte sonen, eller et ringrom forbundet med dårlig feste av sement til fjell eller fôring, føre til en stor effektiv permeabilitet dersom ringåpningen er kontinuerlig langs brønnen. [0018] Den ekstreme følsomheten av permeabilitetsverdier for uregelmessigheter i liten skala gir sammen med et stort antall brønner som typisk foreligger i utviklede hydrokarbonreservoarer en høy fare for lekkasje ved brønnbasert CO 2 -sekvestrering.

4 [0019] Dokumentet US beskriver en fremgangsmåte for reduksjon av lekkasjen fra underjordiske lagringshuler. Fremgangsmåten omfatter tilsetning av vann til hydrokarbonblandingen opp til metning. Grunnet redusert trykk i et lekkasjesete vil gassen ekspandere/fordampe, med påfølgende reduksjon av temperaturen og dannelse av gasshydrater som tetter lekkasjen. [00] Fire fundamentale tilnærminger har blitt foreslått for å stoppe CO 2 -lekkasje fra reservoarer: (1) Reduksjon av trykket i lagerreservoaret. Dette er imidlertid ingen enkel oppgave og det vil omfatte fjerning av CO 2 fra reservoaret, noe som medfører utfordringer når det gjelder avhendelsen av CO 2 og forpurring av det opprinnelige målet med geologisk sekvestrering. (2) Oppfanging og ekstraksjon av CO 2 som unnslipper fra reservoaret før den lekker ut av lagringsstrukturen. Dette krever imidlertid nøyaktige informasjoner om lokaliseringen av unnslippende CO 2, og også anvendelse av teknikker og anlegg for ekstraksjon av unnslippende CO 2. Igjen foreligger det utfordringer når det gjelder avhendelsen, noe som forpurrer de opprinnelige formålene med geologisk sekvestrering. (3) Når det gjelder lekkasje av CO 2 inn i en annen bergformasjon, induksjon av høyere trykk i bergformasjonen som lekkasjen går inn i. Dette er imidlertid en komplisert øvelse som krever informasjon om det spesifikke målområdet, mengden og typen av fluid og et nøyaktig overvåkingsprogram. (4) Når det gjelder lekkasjer med kjent og tilgjengelig lokalitet, for eksempel inne i brønner, tetting av lekkasjen med materialer med lav permeabilitet, for eksempel sement, slik at lekkasjen ut av lagerformasjonen stanses. Dette krever imidlertid også nøyaktige informasjoner om typen og mengden av materiale som skal anvendes, så vel som vedrørende det aktuelle målområdet. [0021] Siden alle dagens fremgangsmåter for å forhindre lekkasje for det første krever informasjon vedrørende typen av lekkasje, lekkasjens omfang og dens plassering før noen av de tilsvarende avhjelpende tiltakene kan implementeres, er det generelt nødvendig med en analyse av mulig lekkasje av injisert CO 2 fra en formasjon, så vel som en evaluering av gjennomførbarheten av den foreslåtte forhindrende fremgangsmåten. [0022] I denne analysen bør de foretrukne strømningsveiene for lekkasjen av injisert CO 2 via naturlige veier, for eksempel forkastninger og bruddstrukturer, og/eller via ukorrekt forlatte eller sementerte brønner, identifiseres. Det kan være nødvendig med en realistisk geologisk oversikt. Med dette følger stor usikkerhet, noe som gjør oppgaven å identifisere målområdet for lekkasjen svært vanskelig, om ikke umulig. Et nøyaktig og omfattende overvåkingsprogram kan også være nødvendig for å oppdage den eksisterende foretrukne strømningsveien og/eller påvise graden av nedbrytning.

5 Begge disse punktene krever sofistikert og spesifikt konstruert utstyr, organisering og fremgangsmåter. Det er også en omfattende tidsforsinkelse fra når en lekkasje opptrer, når den blir oppdaget og tidspunktet hvor en tettemekanisme (om i det hele tatt mulig) kan bli plassert når først målområdet har blitt lokalisert tilstrekkelig nøyaktig. [0023] Den foreliggende oppfinnelse omfatter en unik fremgangsmåte for effektiv stans av strømningsveier for CO 2 -lekkasje fra geologiske lagre når og hvor slike lekkasjer oppstår. Beskrivelse av oppfinnelsen [0024] Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for tetting av en lekkasje av fluid fra en beholder som omfatter en geologisk formasjon eller et reservoar med en indre temperatur på fra til C og et indre trykk på fra 70 til atm., hvor fremgangsmåten omfatter: innføring av et løselig stoff i en fluidmasse i den geologiske formasjonen eller reservoaret, hvor fluidmassen er superkritisk CO 2 eller en superkritisk blanding som hovedsakelig omfatter CO 2, og det løselige stoffet er utvalgt slik at det er løselig i fluidmassen inne i den geologiske formasjonen eller reservoaret og uløselig når trykket som utøves på fluidmassen reduseres i et lekkasjeområde, hvorved det oppløste stoffet går ut av løsningen og tetter lekkasjen. [002] Det oppløste stoffet felles ut eller krystalliseres ut av fluidet i lekkasjeområdet og danner en tettende sperring som forhindrer, eller i det minste reduserer, fortsatt tap av fluid. [0026] Fluidet er et stoff i en superkritisk fluidtilstand. Stoffet i en superkritisk fluidtilstand er karbondioksid (CO 2 ) eller en blanding som i det vesentlige omfatter CO 2. En slik CO 2 -rik blanding kan være erholdt ved en forbrenningsprosess og kan omfatte røkgass, nitrogen, svovel, oksygen, nitrogenoksid, argon og forskjellige andre gasser og urenheter. Fremgangsmåten kan benyttes for andre fluider og superkritiske fluider, hvor det oppløselige stoffet er valgt slik at det er tilpasset fluidet og lagringsbetingelsene for fluidet. Beholderen kan være hvilken som helst type av beholder som benyttes for å holde en mengde av et fluid under trykk, relativt til betingelsene som foreligger utenfor beholderen. Egnede naturlige beholdere, for eksempel porøse geologiske formasjoner som normalt inneholder saltlake, olje eller gass, er de viktigste målene for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen dersom fluidet er superkritisk CO 2. [0027] Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er spesielt anvendelig ved lagring av et stoff i superkritisk fluidtilstand i en geologisk formasjon. Stoffer i superkritisk tilstand kan ha en omfattende evne til å løse opp et oppløselig stoff som ikke er like løselig i andre faser, for eksempel en gassfase. En slik endring av løseligheten som vil opptre når trykket faller i et lekkasjeområde gjør at det oppløste stoffet feller ut eller krystalliserer, noe som fører til at lekkasjen tettes.

6 1 2 [0028] Et egnet valg av løselig stoff for et gitt fluid kan gjøres ut fra den kjente løseligheten i fluidet ved den forventede temperatur og det forventede trykk inne i beholderen og utenfor beholderen. Enkle analyser kan benyttes for å bestemme løseligheten ved et gitt trykk og en gitt temperatur dersom den ikke allerede er kjent, og anvendbarheten av fremgangsmåten kan bekreftes ved lekkasjesimuleringer i modellsystemer, som beskrevet heri nedenfor. [0029] Den foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte ved hvilken lekkasjer fra lagerreservoarer og innretninger, fortrinnsvis geologiske lagerreservoarer, som inneholder superkritisk CO 2 (eller en CO 2 -rik blanding), for eksempel hydrokarbonreservoarer eller aquiferer, automatisk oppdages og tettes uten behov for inngripen. [00] Lekkasjetettingsprosessen finner sted in situ uten behov for nøyaktig eller generell lokalisering av lekkasjen. Dette er en fordel dersom en geologisk formasjon benyttes, siden beholderen er stor og lekkasje kan opptre hvor som helst over et omfattende område. [0031] Anvendeligheten av fremgangsmåten for anvendelse med superkritiske fluider kan forstås ved å betrakte egenskapene til slike fluider. Under påvirkning av trykk (P) og temperatur (T) kan rene stoffer foreligge i gassfase, væskefase eller fast fase, som illustrert i Fig. 1. [0032] Det kritiske punktet (C) for et rent stoff representerer den maksimale temperatur og det maksimale trykk ved hvilke væskefasen og dampfasen av stoffet foreligger samtidig i likevekt. [0033] Etter dette punktet (C) har gassfasen og væskefasen ved høyere temperaturer og trykk samme tetthet og opptrer som en enkelt fase. [0034] Et stoff sies å være superkritisk dersom det er over sitt kritiske punkt, hvilket nærmere bestemt betyr når temperatur og trykk er i en tilstand over stoffets kritiske temperatur (Tc) og kritiske trykk (Pc). Tabell 1 nedenfor viser det kritiske trykk og den kritiske temperatur for utvalgte stoffer. TABELL 1 Stoff Kritisk temperatur ( C) Kritisk trykk (atm) Ammoniakk (NH 3 ) Karbondioksid (CO 2 ) 31,2 77 Karbonmonoksid (CO) ,9 Etanol (C 2 H 6 O) Metan (CH 4 ) -82 4,8 Propan (C 3 H 8 ) 97 42

7 6 Stoff Kritisk temperatur ( C) Kritisk trykk (atm) Svoveldioksid (SO 2 ) 17 77,8 Vann (H 2 O) ,8 1 2 [003] De viktigste egenskapene til superkritiske stoffer er deres høye, væskelignende tetthet, store kompressibilitet og høye viskositet, som ligger mellom ekstremverdiene for gass og væske. [0036] Tettheten er det sanne mål på et superkritisk stoffs oppløsningsevne, og en høy, generelt væskelignende tetthet gir større oppløsningsevne. [0036] Stor kompressibilitet gir opphav til et signifikant rom for variasjon av tettheten, og derved oppløsningsevnen, mellom gass- og væskelignende ekstremverdier med små trykkendringer. [0038] Små trykkendringer kan således føre til store endringer i oppløsningsevnen. Endring til et lavere trykk kan bety redusert løselighet, mens et høyere trykk kan bety økt løselighetsgrad. [0039] Som et eksempel er løseligheten av naftalen i superkritisk karbondioksid vist i Figur 2. [0040] Som forventet er løseligheten ved lavt trykk, hvor CO 2 foreligger i gasstilstand, i det vesentlige null. [0041] Etter hvert som trykket økes til over trykket i det kritiske punkt for karbondioksid (som er 73 atm), øker løseligheten. [0042] For mange forbindelser, og et eksempel er naftalen, er økningen ofte temmelig dramatisk, som vist i Figur 2. For eksempel er løseligheten ved 0 atm. og 4 C 7 %. [0043] Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte ved hvilken faste eller svært viskøse oppløselige stoffer løses i en gass under omgivelsestrykk (overflatetrykk)- og -temperaturbetingelser. Gassen lagres i et porøst medium, fortrinnsvis et geologisk reservoar eller en formasjon, når stoffet er i sin superkritiske tilstand, og derfor har en høy oppløsningsevne for det oppløselige stoffet. [0044] Den foretrukne mengden av oppløselig stoff som bør løses opp er en funksjon av mange parametere, deriblant typen av oppløselig stoff, løsemiddelet (det superkritiske fluidet) og trykk og temperatur i lagerreservoaret. Den foretrukne mengden bør derfor bestemmes fra tilfelle til tilfelle, fortrinnsvis ved henvisning til eksperimentell analyse av prøver av fluid/oppløst stoff. [004] Stoffet lagres i reservoaret under betingelser som holder det i en superkritisk tilstand. [0046] Dersom en lekkasje nå opptrer opplever stoffet en trykkreduksjon i lekkasjeområdet.

8 [0047] Denne trykkreduksjonen fører til en påfølgende og vesentlig reduksjon av løseligheten av stoffet i lekkasjeområdet og langs strømningsveien for lekkasjen. [0048] Grunnet denne reduserte løseligheten skjer det en utfelling eller krystallisering av det faste eller svært viskøse oppløste stoffet, som i utgangspunktet var løst i stoffet i dets superkritiske tilstand, i lekkasjeområdet og langs strømningsveien for lekkasjen. Jo større trykkreduksjon som opptrer, jo større grad av utfelling eller krystallisering vil opptre. [0049] Etter hvert som lekkasjen fortsetter trekkes ytterligere mengder av det superkritiske stoffet mot lekkasjen, noe som tillater ytterligere og større utfelling eller krystallisering i lekkasjeområdet og langs strømningsveien for lekkasjen. [000] Etter hvert som denne utfellingen fortsetter bygges det opp en fast eller viskøs fluidsperring i lekkasjeområdet og langs strømningsveien for lekkasjen (hvor trykket har blitt redusert). [001] Etter hvert som denne sperringen vokser blir strømningsveien for lekkasjen trangere, inntil lekkasjen er blokkert. [002] Lekkasjen vil da, og altså som en følge av dette, stettes uten behov for inngripen, grunnet den tidligere oppløsning av faste eller viskøse oppløselige stoffer i stoffet mens det var i superkritisk tilstand og utfellingen eller krystalliseringen av dem som en følge av trykkfallet. [003] Ved dette kan den foreliggende oppfinnelse sies å være "selvdiagnostiserende" og "selvtettende". [004] I et videre aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan fremgangsmåten ovenfor modifiseres for motvirkning av lekkasjer som allerede er utviklet i geologiske lagerreservoarer som allerede er i bruk. [00] I dette tilfelle bør faste eller svært viskøse oppløselige stoffer fortrinnsvis oppløses i en mengde av det samme fluidet som lagres i beholderen. Dersom for eksempel et superkritisk fluid lagres, vil en superkritisk mengde av det samme stoffet (for eksempel CO 2 ) som lagres i beholderen anvendes for å løse opp det oppløselige stoffet. [006] Denne fluidmengden (f. eks det superkritiske stoffet) som inneholder det oppløste stoffet bør så injiseres i den geologiske formasjonen som anvendes som reservoar, fortrinnsvis i eller nær lekkasjeområdet, selv om dette ikke er avgjørende for et gunstig utfall av dette aspektet av den foreliggende oppfinnelsen. [007] Etter injeksjonen vil så lekkasjen gradvis blokkeres ifølge prosessen som er skissert i beskrivelsen ovenfor av den foreliggende oppfinnelse. [008] Under visse omstendigheter kan det alternativt være gunstig å løse det oppløselige stoffet i et løsemiddel som er forskjellige fra, men kompatibelt med fluidet som lagres i beholderen. Dette kan for eksempel være fordelaktig dersom det løselige

9 stoffet er svært løselig i løsemiddelet, og dette tillater enkel innføring av en høy konsentrasjon av det løselige stoffet nær et lekkasjeområde. [009] Faste løselige stoffer som benyttes som en del av den foreliggende oppfinnelsen bør fortrinnsvis være stabile, både ved trykk- og temperaturbetingelsene som foreligger i beholderen (for eksempel betingelser som er nødvendig for å holde stoffet i sin superkritiske tilstand) og betingelsene utenfor lagerbeholderen (for eksempel sjøbunnen når det gjelder et geologisk reservoar), siden de ellers ikke vil felles ut eller krystallisere og danne en stabil sperring i lekkasjeområdet når trykket reduseres. [0060] Generelt kan hvilke som helst løselige stoffer som kan løses i superkritiske væsker benyttes i den foreliggende oppfinnelse, så lenge som de felles ut, fortrinnsvis som et fast stoff eller et svært viskøst stoff, når trykket i det superkritiske fluidet avtar. Mange naturlige og syntetiske løselige stoffer kan anvendes som en del av den foreliggende oppfinnelsen. Eksempler på det brede utvalget av løselige stoffer som kan løses i superkritisk CO 2 omfatter, men er ikke begrenset til, koffein, karoten, sot og kapsaisin. [0061] De løselige stoffene bør også fortrinnsvis være miljøvennlige. [0062] Smeltepunktet for de faste løselige stoffene bør være høyere enn temperaturen i lagerbeholderen. [0063] Det kritiske punktet for CO 2 er hvor trykket (Pc) er 73,8 atm. og temperaturen (Tc) er 31,1 C. I en typisk geologisk formasjon, for eksempel slike som foreslås for CO 2 -sekvestrering, kan imidlertid betingelsene forventes å variere i temperatur fra - C. Tilsvarende kan trykket variere fra 70- atm. Et egnet løselig stoff for lagring av superkritisk CO 2, særlig i geologiske formasjoner, bør derfor være forenlig med disse lagringsbetingelsene. [0064] Egnede løselige stoffer for disse betingelsene omfatter, men er ikke begrenset til, hydrokarboner med et passelig høyt smeltepunkt. For eksempel har naftalen vist seg å være effektivt i analyser som modellerer en lekkasje fra en beholder med superkritisk CO 2, som beskrevet nedenfor. [006] Andre mulige løselige stoffer omfatter, men er ikke begrenset til, fluorenon, guargummi, 3-hydroksy-4-metoksybenzosyre, 3-metokksybenzosyre, 4-metoksybenzosyre, molybdenheksakarbonyl, 2,3,4,-tetraklorfenol og vanillin. [0066] Alternativt kan det benyttes polymere løselige stoffer, for eksempel en fluorpolymer. Fordeler ved den foreliggende oppfinnelse [0067] Enkelheten av den foreliggende oppfinnelse gjør anvendelse av den praktisk interessant, siden den ikke krever spesialkonstruert og komplisert utstyr, installasjoner og fremgangsmåter.

10 [0068] Videre aktiveres tetteprosessen automatisk så snart som en lekkasje opptrer. [0069] I det lange løp kan et lekkasjesikkert reservoar få lekkasjer grunnet både hendelser som forårsakes av mennesker (svikt i brønnsement) og naturlige hendelser, som jordskjelv og tektoniske og geologiske endringer i reservoarets struktur. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et sikkerhetstiltak for å beskytte mot disse uforutsette, fremtidige lekkasjene. [0070] Kort sagt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en unik fremgangsmåte for å hindre lekkasje, nærmere bestemt stoppe lekkasje av CO 2 og CO 2 -rike blandinger fra underjordiske geologiske reservoarer. Den byr på fordeler i form av manglende behov for påvisning av lekkasjestedet før lekkasjene kan stoppes, tilveiebringelse av en automatisk in situ-tettemekanisme, manglende behov for spesielt utstyr og installasjoner og fravær av forsinkelsestid mellom opptredenen av en lekkasje og påbegynnelsen av tetteprosessen. [0071] For noen CO 2 -lekkasjeproblemer tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse den eneste løsning som noensinne har blitt presentert. Anvendelsen av den er enkel, effektiv og hurtig. Kort beskrivelse av figurene [0072] Fig. 1 er et illustrerende trykk-temperatur-fasediagram for et rent stoff. Fig. 2 viser løseligheten av naftalen i karbondioksid, og Fig. 3 viser grafisk resultatene fra eksperimenter vedrørende tetting av lekkasje av karbondioksid. Beskrivelse av noen foretrukne utførelser og eksperimentelle resultater [0073] Den foreliggende oppfinnelse omfatter en fremgangsmåte for automatisk oppdagelse og tetting av CO 2 -lekkasjer fra geologiske lagerreservoarer (deriblant hydrokarbonreservoarer, tømte eller forlatte hydrokarbonreservoarer og aquiferer), fra både kjente og ukjente lekkasjeveier. [0074] Tetteprosessen finner sted in situ i lekkasjeområdet uten behov for identifisering av lekkasjemålområdet. [007] Informasjon vedrørende type, omfang og lokalisering av lekkasjene, som er avgjørende for implementering av de avhjelpende tiltakene som er beskrevet i bakgrunnen for den foreliggende oppfinnelse, er ikke nødvendig for ytelsen av dette aspektet av den foreliggende oppfinnelse. [0076] Det kritiske punktet for CO 2 er Pc=73,8 atm. og Tc=31,1 C. [0077] Trykk- og temperaturbetingelsene i reservoarer som anvendes for geologisk lagring av CO 2 er vanligvis høyere enn disse verdiene og således høyere enn det kritiske punktet for CO 2.

11 1 2 3 [0078] For eksempel er temperatur og trykk i et typisk oljereservoar i Nordsjøen 80 C henholdsvis 0 atm. [0079] I geologisk sekvestrering og lagerreservoarer lagres således CO 2 generelt som et superkritisk fluid. [0080] En av mulighetene som er tilgjengelige for geologisk lagring og sekvestrering av CO 2 er forlatte hydrokarbon (olje eller gass)-reservoarer. [0081] Som beskrevet ovenfor kan forlatte olje- og gassreservoarer ha lekke kappebergarter eller brønner. Lekkasje gjennom kappebergartene kan skyldes smale sandårer, sprekker eller bruddformasjoner i kappebergartene. Lekkasje gjennom brønner kan skyldes dårlig eller nedbrutt sement bak brønnhullfôringen. [0082] Ved superkritiske betingelser har CO 2 utmerkede oppløsende egenskaper og kan løse opp et bredt utvalg av materialer. [0083] Som vist i Figur 2 avtar imidlertid den høye oppløsningsevnen til superkritisk CO 2 raskt, og for de fleste oppløste stoffer til nesten null, når trykket faller under det kritiske punkt. [0084] Ved å dra fordel av den brå endringen av oppløsningsevnen til CO 2 rundt det kritiske punktet, tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en unik fremgangsmåte for å stanse CO 2 -lekkasje fra geologiske reservoarer. [008] Denne delen av den foreliggende oppfinnelse implementeres ved å løse faste eller viskøse løselige stoffer i superkritisk CO 2 før injeksjon inn i reservoaret. Det superkritiske CO 2 injiseres så i det underjordiske geologiske reservoaret. [0086] Når en lekkasje opptrer faller trykket i lekkasjeområdet, og som en følge av dette, faller også oppløsningsevnen til CO 2. [0087] Etter hvert som CO 2 -lekkasjen begynner og fortsetter, vil CO 2 trekkes mot lekkasjeområdet grunnet trykkforskjellen som lekkasjen fører til. Ved dette kan den foreliggende oppfinnelse sies å være "selvdiagnostiserende". Lekkasjer "lokaliseres automatisk" og tettes så grunnet trykkendringen. [0088] Etter hvert som CO 2 beveger seg ut langs strømningsveien for lekkasjen, faller trykket, og det faste eller viskøse oppløste stoffet felles ut eller krystalliserer ut av CO 2 og blokkerer lekkasjen der hvor trykkfallet finner sted. Den samme mekanismen opptrer når det gjelder lekke brønner. Ved dette kan den foreliggende oppfinnelse sies å være "selvtettende". [0089] Fortsatt utfelling eller krystallisering av de oppløste stoffene fører til blokkering av lekkasjeveiene og vil til slutt blokkere lekkasjen fullstendig. [0090] I et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse, og når det gjelder reservoarer som allerede inneholder CO 2 og som er utsatt for uforutsette lekkasjer, kan faste eller viskøse oppløselige stoffer tilsettes til en porsjon med superkritisk CO 2 og injiseres inn i reservoaret, fortrinnsvis i området ved lekkasjen. Etter hvert som denne porsjonen med CO 2 med oppløst stoff trekkes inn i den foretrukne strømningsveien for

12 lekkasjen foregår det en utfelling av faste partikler som fører til tetting av lekkasjeveien og følgelig forebyggelse av ytterligere CO 2 -lekkasje. [0091] Det oppløste stoffet bør fortrinnsvis ha evnen til å danne faste partikler eller et svært viskøst fluid ved temperatur- og trykkbetingelsene i reservoaret, noe som vi si at smeltepunktet bør være høyere enn temperaturen i reservoaret. For en langvarig og effektiv forebyggelse av lekkasjer bør det oppløste stoffet være stabilt over lang tid ved betingelsene i reservoaret. Det finnes et bredt utvalg av materialer, både naturlige og syntetiske, som er løselige i superkritisk CO 2 og som vil danne faste krystaller eller partikler når de felles ut etter hvert som CO 2 -trykket avtar, og naftalen er ett eksempel. [0092] Det har blitt utført analyser ved anvendelse av en beholder med superkritisk CO 2 som kan kobles til rør med varierende diameter. Rørene representerer en lekkasjevei med definert størrelse. Når røret kobles til beholderen opptrer lekkasje med påfølgende trykktap. Trykktapet fører til endret løselighet av stoffer som er løst i den angjeldende CO 2. Dersom det oppløste stoffet feller ut i tilstrekkelige mengder, kan lekkasjen tettes "automatisk". [0093] Resultater vises i Figur 3, som viser grafisk trykkendringen over atmosfærisk trykk som funksjon av tiden for en beholder med superkritisk CO 2 etter tilkobling av rør med forskjellig diameter som fører til atmosfæren. Disse analysene ble utført ved 38 C med en konsentrasjon av oppløst stoff på 7 %. [0094] Som kurvene i Figur 3 viser, opptrådte et hurtig trykkfall når intet oppløst stoff forelå og beholderen ble åpnet til et rør med 0,2 mm (0,01 tomme) diameter, fulgt av et platå ved tilnærmet 68,9 bar (00 psi) hvor innholdet i beholderen gikk tapt til atmosfæren gjennom røret. Endelig faller trykket til null (atmosfærisk trykk) når alt CO 2 er brukt opp. [009] Dersom vanillin eller naftalen foreligger som oppløst stoff, skjer det derimot, etter et lite innledende fall, intet trykkfall med tiden ved kobling til et rør med 0,2 mm (0,01 tomme) diameter. Disse oppløste stoffene felles ut fra CO 2 og vil hurtig tette lekkasjen fra røret. [0096] Effektiviteten av hydrokarbonet naftalen demonstreres ytterligere dersom et mye videre rør med 0,76 mm (0,03 tommer) diameter anvendes som modellekkasje. Etter et innledende trykkfall til tilnærmet 3,4 bar (0 psi) forblir trykket stabilt, noe som viser at lekkasjen er tettet. Det gjenværende innhold i reservoaret forhindres i å unnslippe ved hjelp av utfellingen av naftalen i lekkasjeområdet. 3

13 12 P a t e n t k r a v 1. Fremgangsmåte for tetting av en lekkasje av fluid fra en beholder som omfatter en geologisk formasjon eller et reservoar med en indre temperatur på fra til C og et indre trykk på fra 70 til atm., hvor fremgangsmåten omfatter å innføre et løselig stoff i en fluidmengde i den geologiske formasjonen eller reservoaret, hvor fluidmengden er superkritisk CO 2 eller en superkritisk blanding som i det vesentlige omfatter CO 2, og det løselige stoffet er valgt slik at det er løselig i fluidmengden i den geologiske formasjonen eller reservoaret og uløselig når trykket som fluidmengden er utsatt for reduseres i setet for en lekkasje, slik at det oppløste stoffet går ut av løsning og tetter lekkasjen. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det løselige stoffet løses i fluidmengden før fluidmengden føres inn i beholderen Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det løselige stoffet løses i en andre mengde av det samme fluid som allerede lagres i den geologiske formasjonen eller reservoaret, og fluidmengden føres inn i beholderen etter at en lekkasje har blitt påvist Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det løselige stoffet løses i en mengde av et annet fluid enn det som allerede lagres i den geologiske formasjonen eller reservoaret og mengden av det andre fluidet som inneholder det oppløste stoffet føres inn i den geologiske formasjonen eller reservoaret etter at en lekkasje har blitt påvist.. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor fluidet er en superkritisk blanding som i det vesentlige omfatter CO 2 erholdt fra en forbrenningsprosess. 6. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1 til 4, hvor det oppløste stoffet er et hydrokarbon Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1 til 4, hvor det oppløste stoffet er utvalgt fra gruppen som består av naftalen, fluorenon, guargummi, 3-hydroksy-4- metoksybenzosyre, 3-metoksybenzosyre, 4-metoksybenzosyre, molybdenheksakarbonyl, 2,3,4,-tetraklorfenol og vanillin. 8. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1 til 4, hvor det oppløste stoffet er en polymer. 9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, hvor det oppløste stoffet er en fluorpolymer.

14 13. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1 til 4, hvor den geologiske formasjonen eller reservoaret er en porøs geologisk formasjon.

15 14 NO/EP224499

16 1 NO/EP224499