Control policies to maximize CO2 storage in depleted reservoirs
Creators: name: Χατζή, Βασιλεία Αλέξανδρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Αποθήκευση CO2
Εξαντλημένοι ταμιευτήρες
Βελτιστοποίηση CO2
CO2 storage
Depleted reservoirs
CO2 optimization

description: Climate change and the tremendous consequences of fossil fuel use that humanity faces, have given rise to environmental concerns and policies that are globally established for the prevention of bigger environmental problems. All this comes in contrast to the constantly increasing energy needs of the world and the still developing renewable or green energy resources. To this extent, other intermediate resources or techniques need to be used in order to mitigate the climate crisis before renewables can replace fully fossil fuels and become the basis of the global energy mix. One of these policies is carbon sequestration which contributes to the atmospheric CO2 emissions reduction, a major gas in the greenhouse effect. Apart from the biological carbon pump, humanity can utilize technology in order to further reduce its carbon footprint. Carbon Capture and Storage projects have come to light and many projects around the world utilize either depleted oil or gas reservoirs or saline aquifers to store CO2 that can originate from many sources. Depleted reservoirs have a high potential for such projects since they are well mapped and explored during reservoir production. For their selection, an initial volumetric screening based on their geological characteristics is effective in order to have a rough estimation of their storage capacity. However, when it comes to the project development on it, more information needs to be taken into account in order to fully utilize its potential. There comes the significance of the reservoir simulation that is based on fluid models and geological properties of the reservoir in order to dynamically estimate the storage capacity. Different technical control policies are taken into account to maximize the CO2 amount that can be stored as well as different trapping mechanisms of the gas inside the reservoir. In this dissertation, the structural and solubility trapping mechanisms of CO2 are used in a compositional fluid model applied on a depleted oil reservoir. Optimization of different control policies improved the amount of CO2 that can be stored in the specific field highlighting the usefulness and importance of such tools.
description: Η κλιματική αλλαγή και οι σημαντικές συνέπειες της χρήσης καύσιμων ορυκτών πόρων με τις οποίες έρχεται αντιμέτωπη η ανθρωπότητα, έχουν αφυπνίσει ανησυχίες και οδηγούν στη θέσπιση όλο και περισσότερων πολιτικών για την μείωση και πρόληψη μεγαλύτερων περιβαλλοντικών προβλημάτων. Όλα τα παραπάνω έρχονται σε σύγκρουση με το γεγονός ότι οι ενεργειακές ανάγκες του πλανήτη συνεχώς αυξάνονται ενώ ταυτόχρονα οι ανανεώσιμες ή αλλιώς πράσινες πηγές ενέργειας είναι σε στάδιο ανάπτυξης. Γι’ αυτό το λόγο κρίνεται αναγκαία η χρήση άλλων ενδιάμεσων τεχνικών προκειμένου να αντισταθμιστούν οι συνέπειες της κλιματικής αλλαγής μέχρις ότου οι ανανεώσιμες πηγές μπορούν να αντικαταστήσουν πλήρως τα ορυκτά καύσιμα και να αποτελέσουν τη βάση του ενεργειακού μείγματος παγκοσμίως. Μία από αυτές τις τεχνικές είναι η αποθήκευση άνθρακα που συμβάλει στην μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, ενός κύριου αερίου στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Εκτός από την φυσική βιολογική αντλία άνθρακα, η ανθρωπότητα μπορεί να αξιοποιήσει την τεχνολογία ώστε να μειώσει περαιτέρω το αποτύπωμα του άνθρακά της. Διάφορα έργα δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα έχουν αναπτυχθεί ανά τον κόσμο, αξιοποιώντας είτε εξαντλημένους ταμιευτήρες πετρελαίου ή φυσικού αερίου είτε αλμυρούς υδροφόρους ώστε να αποθηκεύσουν διοξείδιο του άνθρακα που προέρχεται από διάφορες πηγές. Οι εξαντλημένοι ταμιευτήρες έχουν μεγάλη προοπτική για την ανάπτυξη τέτοιων έργων καθώς είναι καλά χαρτογραφημένοι και μελετημένοι λόγω της εξόρυξης υδρογονανθράκων που είχε προηγηθεί. Για την επιλογή ενός τέτοιου ταμιευτήρα, μια αρχική ογκομετρική εκτίμηση βασισμένη στα γεωλογικά χαρακτηριστικά του είναι αρκετά αποτελεσματική για μια πρωταρχική εκτίμηση του αποθηκευτικού του δυναμικού. Παρόλα αυτά όταν πρόκειται για την ανάπτυξη του έργου αυτού καθαυτού περισσότερες πληροφορίες πρέπει να ληφθούν υπόψη ώστε να γίνει πλήρης αξιοποίηση του δυναμικού του. Εκεί εντάσσεται η σημαντικότητα της χρήσης προσομοιωτών ταμιευτήρα, οι οποίοι βασίζονται σε μοντέλα ρευστών και γεωλογικές ιδιότητες προκειμένου να εκτιμήσουν το δυναμικό αποθήκευσης του ταμιευτήρα. Διαφορετικές τεχνικές ελέγχου λαμβάνονται υπόψη στην προσομοίωση προκειμένου να μεγιστοποιήσουν την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που μπορεί να αποθηκευτεί όπως επίσης και τους διάφορους μηχανισμούς παγίδευσης του διοξειδίου του άνθρακα. Στη συγκεκριμένη πτυχιακή εργασία, ο δομικός μηχανισμός παγίδευσης όπως επίσης και η διαλυτότητα του διοξειδίου του άνθρακα λήφθηκαν υπόψη σε ένα πολυσυστατικό (compositional) μοντέλο ρευστών που εφαρμόστηκε σε έναν εξαντλημένο ταμιευτήρα πετρελαίου. Βελτιστοποίηση διάφορων τεχνικών παραμέτρων αύξησε την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που αποθηκεύτηκε στον συγκεκριμένο ταμιευτήρα, υπογραμμίζοντας την χρησιμότητα και σημαντικότητα τέτοιων εργαλείων.
description: Σε συνεργασία με: Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο), Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος (Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών), Οικονομικών Επιστημών (Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης)