Kostnadseffektiv og trygg CO 2 -lagring BIGCO2 Task F. Alv-Arne Grimstad SINTEF Petroleumsforskning CLIMIT-dagene

Transkript

1 Kostnadseffektiv og trygg CO 2 -lagring BIGCO2 Task F Alv-Arne Grimstad SINTEF Petroleumsforskning CLIMIT-dagene oktober

2 Trygg geologisk lagring av CO 2 Forstå Lære Overvake Korrigere Grunnleggande prosessar Geologisk kompleksitet Felteksempel, pilotprosjekt Feltlaboratorium Grenser for påvising Avansert prosessering Metodar for utbetringar

3 BIGCO2 Task F Del av BIGCO2 Fase II, Åtte delar med forskingsfokus som spenner frå grunnleggande mekanismar til regulatoriske detaljar Deltakarar o SINTEF Petroleumsforskning CICERO Senter for klimaforskning Naturressursgruppa ved Juridisk Fakultet, UiO

4 Utvalde resultat Storskala infrastruktur for CO 2 -EOR og akviferlagring o Generiske EOR-modellar for kontinuerleg gassinjeksjon og for WAG. o Insentiv for statleg medverknad til storskala CCS infrastruktur o Gjenbruk av offshore-plattformer Krav til effektiviteten til geologisk CO 2 -lagring. Verknader av lekkasje på det langsiktige globale klimaet. o Modellering av lekkasjemekanismar o Forenkla modellar for geologisk lagring Avanserte overvakningsmetodar o Prosessering av seismiske data o Forstudium for CSEM-overvaking

5 Storskala infrastruktur for CO 2 -EOR og akviferlagring Bruk av CO 2 til økt oljeutvinning kan bidra til reduserte klimagassutslepp Økt oljeutvinning gir ein verdi på CO 2 som kan dekke delar av kostnaden ved fangst og lagring CO 2 Eksportterminal Hovudrørledning Oljereservoar Akviferar

6 Produsert volum olje, normalisert EOR-utbytte ved CO 2 -fløyming Enkel modell for å predikere auken i oljeutvinning ved CO 2 - fløyming etter vassfløyming o Gir produksjon av olje, vatn og gass når nokre få reservoarparametrar er gitt Basert på ei rekkje simuleringar på ein generisk modell o Heterogenitetar frå grunne marine avsetningar o Oppskalert til ~2000 celler o Kontinuerleg gassfløyming eller vekselvis vass- og gassfløyming (WAG) o Blandbar fortrenging av olje Injisert volum, normalisert

7 Produksjonsrater Prediksjon frå proxy-modell Tilpassa proxy-funksjonar o V olje =V olje (PV inj, q inj, PV s, o, o,, k z ) o V vatn =V vatn (PV inj, q inj, PV s, o, o,, k z ) o V gass =V gass (PV inj, q inj, PV s, o, o,, k z ) Kvar funksjon er gitt ved formparametrar som er lineære funksjonar av feltdata pluss eit par tilpassingsparametrar Eksempelresultat, tilpassa historiske produksjonsdata for eit felt Olje (mill. Sm3/år) EOR olje (mill. Sm3/år) Vatn (mill. Sm3/år) Gass (mrd. Sm3/år) Field data År i produksjon

8 CO2 value (USD/ton) CO2 stored (mill. tonnes/year) CO2 stored (mill. tonnes/year) Resultat for eit tenkt storskala scenario Reknar ut pris på CO 2 som gir null netto noverdi, gitt investeringskostnader (brønnar, ombygging av plattformer, rørlegging, ), rentenivå, driftskostnader, oljepris og kostnad for deponering i akviferar US mid w est (Taber 1994) North Sea 30 years North Sea 40 years Oil price (USD/bbl) Year Year Valhall Ekofisk Eldfisk Ula Gyda Balder Oseberg Øst Oseberg Sør Veslefrikk Snorre B Sygna Tordis Vigdis Statfjord Øst Statfjord Nord Statfjord Brent Gullfaks Brage Snorre Toni Tiffany Thisle Thelma Tern Tartan Scott Scapa Rob Roy Piper Osprey Ninian Nelson Murchison Miller Kittiwake Heather Fulmar Forties Fife Eider Dunlin Dunbar Cormorant North Clyde Claymore Brae Central Beryl Banff Arbroath

9 CO 2 (GtC) Konsekvensar av <100% effektiv geologisk CO 2 -lagring Klimamodellering o Befolkning, energiintensitet, energibruk, energimiks, klimagassutslepp CCS kan utgjere ein viktig del av innsatsen for å redusere klimagassutslepp o Treng tid på å kome i gang o Kva skjer dersom noko av lagra CO 2 lekk ut att? o Kva er nødvendig kvalitet? Gi bakgrunn for utvikling av regelverk for val og drift av lagringsstadar Business as usual År Mogleg utsleppskurve konsistent med 2,5 graders global temperaturauke i 2100

10 Lagringsscenario Høg eller låg innsats frå CCS? o Tid før ein får full utbygging o Kor stor del av utslepp frå fossile brensel kan reinsast med CCS? Ser på to tenkte tilfelle med 40 og 80% maksimal utbygging o Får konsekvensar for kor mykje fossile brensel ein kan bruke utan å gå over mål for maksimal auke i global temperatur

11 Lekkasjemekanismer Sprekkar, forkastingar, manglande dekning i takbergart Antar neglisjerbart bidrag frå lekkasjar via brønnar Forenklar vidare til to mekanismar o Sprekkar som fører til (nær) overflata o Nettverk av høgpermeable kanalar gjennom takbergarten Gjer langtids-simuleringar med reservoarsimuleringsverktøy o Lekkasjeprofilar

12 Nødvendig lagringskvalitet Klimaeffekt av ordinære utslepp pluss lekkasje Simulerer utviklinga i global middeltemperatur for ulike lagringskvalitetar Antar at ein del av injisert CO 2 blir residuelt fanga og ikkje kan sleppe ut att MEN Brukar framleis ein relativt liten del av tilgjengelege fossile reserver. Kva om meir av dette blir brukt? o Må ha raskare og meir komplett utbygging av CCS o Må ha betre lagringskvalitet og betre overvaking

13 Avanserte metodar for overvaking Føremål o Sentral del av risikohandtering o Bestemme lagringseffektiviteten Arbeid i BIGCO2 o Full waveform inversion (FWI) prosessering av seismiske data o CSEM elektromagnetisk overvaking av lagra CO 2

14 Full Waveform Inversion Vanskeleg å kvantifisere CO 2 -akkumulasjon der den opptrer i fleire tynne lag, som for Sleipnerinjeksjonen i Utsira FWI kan gi betre oppløysing for kompleks geologi Løyser for hastigheitsmodell iterativt i frekvensdomenet Testa på syntetisk modell av geologien ved Sleipner o Kan ein finne tilbake til rett Vphastigheit? o Kor avhengig er ein av ein god intiell modell? o Kan ein finne rett tjukkleik på CO 2 -laga? Rett modell Endeleg modell frå FWI ved 80 Hz Initiell gjetting Differanse frå initiell modell

15 FWI Sann modell Startmodell FWI-modell Eksempel på estimerte hastigheitsprofilar Rekonstruerer tynne hastigheitsanomaliar Oppløysing m (avhengig av høgste brukte frekvens, her er 80 Hz brukt) Vidare arbeid o Test på verkelege datasett o Prekondisjonering av rådata 897 m 1197 m 1797 m

16 Oppsummering BIGCO2 Task F Grunnleggande eigenskapar og mekanismar for oppførselen til CO 2 i akviferar og i oljereservoar Bruk og vidareutvikling av verktøy og data som er i bruk i petroleumsindustrien Storskala CO 2 EOR- og lagringsinfrastruktur Krav til lagringseffektivitet; verknader av lekkasje Effektive metodar for overvaking av lagra CO 2 Innspel til utvikling av eit teneleg lovverk for CO 2 -lagring

17 Takk til Climit Industripartnerar o Statoil, GE Global Research, Statkraft, Aker Clean Carbon, Shell, TOTAL, ConocoPhillips, ALSTOM