Geologisk lagring av CO 2 : Matematisk modellering og analyse av risiko

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "Geologisk lagring av CO 2 : Matematisk modellering og analyse av risiko"

Truls Enger
8 år siden
Visninger:

1 Geologisk lagring av CO 2 : Matematisk modellering og analyse av risiko Prosjekt (og , , ) Knut Andreas Lie SINTEF IKT, Anvendt matematikk, Oslo CLIMIT-dagene 2011, Soria Moria, 5 6. oktober / 9

200026) Knut Andreas Lie SINTEF IKT, Anvendt matematikk,

2 Målsetninger Utvikle analytiske og numeriske verktøy for analyse av risiko forbundet med geologisk lagring av CO 2. For å nå målet vil vi: Forbedre teoretisk forståelse gjennom matematisk analyse Utvikle hurtig simuleringsteknologi Verifisere matematiske modeller og numeriske metoder Utvikle nye metoder for risikoanalyse Utdanne doktorkandidater og bidra til internasjonalt samarbeid 2 / 9

For å nå målet vil vi: Forbedre teoretisk forståelse gjennom matematisk analyse Utvikle hurtig

3 Kort prosjekthistorikk SUCCESS Geological storage of CO2: Mathematical Modelling and Risk Analysis University of Bergen, Uni Research/CIPR, SINTEF ICT Statoil, Norske Shell AS MatMoRA II? Impact of Gelogical Uncertainty UoB, Uni/CIPR, NR, SINTEF, Roxar Numerical CO2 Laboratory SINTEF, IRIS, UoB, Uni/CIPR, Statoil Vertically Averaged Models in Porous Media University of Bergen, SINTEF Fakta om prosjektet: Varighet: januar 2010 november 2011 Budsjett: 18 millioner NOK Prosjektleder: Helge K. Dahle, Universitetet i Bergen 3 / 9

Impact of Gelogical Uncertainty UoB, Uni/CIPR, NR, SINTEF, Roxar Numerical CO2 Laboratory SINTEF, IRIS, UoB, Uni/CIPR, Statoil Vertically

4 Prosjekets viktigste resultater Dybdeintegrerte modeller basert på en antagelse om vertikal likevekt er svært effektive og gir nøyaktig oppskalering på relevante tids- og lengdeskalaer. Tilstedeværelse av en kapillærsone 1 fører til økt konvektiv innblanding og reduserer migasjonshastigheten for fri CO 2. Strømlinjesimulering er effektiv i injeksjonsperioden, men er lite egnet til å simulere gravitasjonsdominert migrasjon. Geologisk usikkerhet er ofte undervurdert i studier av væskeflyt. Heterogenitet kan ha sterk innvirkning på flytmønstre og resulterende risikobilde. Nye simuleringsverktøy, både for tradisjonell 3D simulering og for redusert modellering. Spesielt: dybdeintegrert modellering til bruk på relle feltmodeller er tilgjengelig som åpen kildekode. 1 Kapillærsone = sone hvor det er likevekt mellom kapillær- og gravitasjonskrefter 4 / 9

Strømlinjesimulering er effektiv i injeksjonsperioden, men er lite egnet til å simulere gravitasjonsdominert migrasjon. Geologisk usikkerhet er ofte undervurdert i studier av væskeflyt.

5 Prosjektets viktigste resultater, forts. To benchmarkstudier: Stuttgart og Svalbard Nye åpent tilgjengelige modeller av Johansen formasjonen En doktoravhandling levert, en i ferd med å sluttføres Mer enn 25 journalartikler og 20 konferanseproceedings Konferanseforedrag, paneldebatter, kronikker og medieinnslag Bidratt til å arrangere syv internasjonale konferanser, workshops og minisymposier Sector model NPD5: 5 / 9

doktoravhandling levert, en i ferd med å sluttføres Mer enn 25 journalartikler og 20 konferanseproceedings

6 Stuttgart benchmark Problem 1.1: lekkasje fra brønn, alle fluidparametre angitt Referanse: H. Class et al. A benchmark study on problems related to CO 2 storage in geologic formations: Summary and discussion of the results. Computational Geosciences, Volume 13, Number 4, , / 9

7 Stuttgart benchmark Problem 1.2: lekkasje fra brønn, fluidparametre må modelleres Referanse: H. Class et al. A benchmark study on problems related to CO 2 storage in geologic formations: Summary and discussion of the results. Computational Geosciences, Volume 13, Number 4, , / 9

8 Stuttgart benchmark Problem 3: CO 2 injeksjon i utsnitt av Johansen Referanse: H. Class et al. A benchmark study on problems related to CO 2 storage in geologic formations: Summary and discussion of the results. Computational Geosciences, Volume 13, Number 4, , / 9

A benchmark study on problems related to CO 2 storage in geologic

9 Stuttgart benchmark Studiet viser at: det ligger stor usikkerhet i valg av flytmodell ekspertfeil er en undervurdert kilde til usikkerhet (valg av dataformat er viktig) Vår anbefaling er at modelbaserte beslutninger bør involvere minst to (uavhengige) team av eksperter. Vi tror også at bruk av åpen kildekode vil forenkle fremtidige sammenlignende studier. 6 / 9

anbefaling er at modelbaserte beslutninger bør involvere minst to (uavhengige) team av

10 Svalbard benchmark Modell: Massesenterets posisjon Referanse: J. M. Nordbotten et al. Uncertainties in practical simulation of CO 2 storage. 2011, to appear. 7 / 9

11 Svalbard benchmark Studiet viser at: det er viktig å forstå ulike kilder til usikkerhet: fysisk prosess, numerisk metode, oppskalering, fortolkning av problemet og parametre det er svært vanskelig å oppnå (fullt) oppløste 3D simuleringer, selv for sterkt idealiserte problemer grove 3D simuleringer vil inneholde en signifikant bias som vil påvirke kvaliteten på eventuelle prediksjoner Vår anbefaling: bruk vertikalintegrerte modeller til å studere migrasjon av CO 2. Forenklede modeller med redusert fysikk vil i mange tilfeller gi bedre prediksjoner enn en uoppløst 3D modell med full fysikk. 7 / 9

vil inneholde en signifikant bias som vil påvirke kvaliteten på eventuelle prediksjoner Vår anbefaling: bruk vertikalintegrerte modeller til å studere

12 Vertikalmiddlet modellering 3D modell lagd av Statoil for a studere CO2 i øverste lag av Utsira. Bruker VE kode til a studere fysiske antagelser / numeriske metoder: Kode enkel a modifisere Fleksibel og enkel oppskalering (homogen modell) Hurtig responstid, simulering 2 10 min i Matlab Chadwick et al. GHGT9 Originale data A r 2008 Modifiserte data A r A r 2008 A r K = 3K, φ = 0.6φ, ρco2 = 2 ρ 3 co2 H. M. Nilsen et al. Field-case simulation of CO2-plume migration using vertical-equilibrium models. Proc. GHGT10. 8/9

13 Geologisk usikkerhet Geologisk usikkerhet og viktigheten av å modellere realistisk heterogenitet har ofte vært undervurdert i (akademiske) flytstudier. 9 / 9

14 Geologisk usikkerhet: SAIGUP Enkle variogram er ikke tilstrekkelig for å modellere geologisk usikkerhet 9 / 9

15 Geologisk usikkerhet: IGMES Femten ulike scenarier for toppflatens topografi, injeksjon fra et enkelt punkt Takbergartens struktur har stor innflytelse på strukturell innfangning og utbredelseshastigheten av CO 2. Vi mener dette er en undervurdert faktor. Workshop: Impact of Realistic Geological Models on Simulation of CO 2 Storage, november, 2011, Bergen 9 / 9

utbredelseshastigheten av CO 2. Vi mener dette er en undervurdert faktor.

Like dokumenter

CLIMIT Nasjonalt program for finansiering av FoU

Bellona CCS Forum, Oslo 15. november 2011 CLIMIT Nasjonalt program for finansiering av FoU Aage Stangeland, Norges Forskningsråd E- post: ast@rcn.no 1 CLIMIT akselerere kommersialisering av CO 2 - håndtering