Laboratory method to measure sealing capacity of caprocks

• Autorzy: Klimkowski Ł. , Smulski R.

Warianty tytułu

PL

Metodyka wykonywania pomiarów laboratoryjnych do określania własności uszczelniających skał nadległych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Adoption of geological sequestration as one of the main options for reducing carbon emissions to the atmosphere resulted in the intensification of research on various aspects relating to such a solution. The choice of structures for the potential storages must be preceded by a detailed characterization process. In addition to the appropriate location, capacity and injectivity, the most important issue is the proper seal, preventing the migration of injected CO2 into overburden, and ultimately to the atmosphere. The process of granting licenses for the injection of CO2 will require to confirm the sealing capacity of caprock by means of laboratory tests. In response to current trends and requirements in the laboratory of the Faculty of Drilling, Oil and Gas of AGH UST in Krakow the apparatus for direct examination of the sealing efficiency of poorly permeable rocks, acting as seal rocks, was created according to current standards. This article discusses the mechanism of capillary seal and basic laboratory methods for determining the capillary threshold pressure for CO2. The authors present the results of preliminary tests on shale samples with different permeabilities.

PL

Przyjęcie geologicznej sekwestracji jako jednej z głównych opcji redukcji emisji dwutlenku węgla do atmosfery spowodowało intensyfikację badań nad różnymi aspektami związanymi z takim rozwiązaniem. Wybór struktur przeznaczonych na potencjalne składowiska musi być poprzedzony szczegółową ich charakteryzacją. Oprócz odpowiedniej lokalizacji, pojemności struktury czy jej iniekcyjności, najważniejszą kwestią jest odpowiednie uszczelnienie, uniemożliwiające migrację zatłoczonego CO2 do warstw nadległych, a w efekcie do atmosfery. Proces przyznawania pozwoleń na zatłaczanie CO2 będzie wymagał potwierdzenia szczelności struktury na drodze badań laboratoryjnych. W odpowiedzi na aktualne tendencje i wymagania w laboratorium Wydziału Wiertnictwa, Nafty i Gazu Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie utworzono stanowisko badawcze pozwalające na bezpośrednie badanie własności uszczelniających skał słabo przepuszczalnych, występujących w roli skał uszczelniających, zgodne z aktualnymi standardami w tym zakresie. W niniejszym artykule omówiono mechanizm uszczelnienia kapilarnego oraz podstawowe metody laboratoryjnego określania ciśnienia progowego dla CO2. Autorzy przedstawili również wyniki wstępnych badań przeprowadzonych na próbkach skał łupkowych o różnych przepuszczalnościach.

Słowa kluczowe

EN

threshold pressure; breakthrough pressure; sealing efficiency; capillary sealing; CO2 sequestration

PL

ciśnienie przebicia; ciśnienie progowe; uszczelnienie kapilarne; sekwestracja CO2; właściwości uszczelniające

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 57, no. 2
• Strony: 471--481
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Klimkowski Ł.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Drilling, Oil and Gas, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Smulski R.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Drilling, Oil and Gas, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• Al-Bazali T.M., Zhang J., Chenevert M.E., Sharma M.M., 2009. Estimating the reservoir hydrocarbon capacity throughmeasurement of the minimum capillary entry pressure of shale cap-rocks. SPE 121450.
• Bennion B., Bachu S., 2006. The impact of interfacial tension and pore size distribution/capillary pressure character onCO2 relative permeability at reservoir conditions in CO2-brine systems. SPE 99325.
• Bennion B., Bachu S., 2006. Dependence on temperature, pressure, and salinity of the IFT and relative permeabilitydispleacement characteristics of CO2 injected in deep saline aquifers. SPE 102138.
• Busch A., Amann A., Bertier P., Waschbusch M., Krooss B.M. The significance of caprock sealing integrity for CO2storage. SPE 139588.
• ChiquetP., Broseta D., Thibeau S., 2005. Capillary alteration of shaly caprocks by carbon dioxide.
• Dullien F.A.L., 1992. Porous media: fluid transport and pore structure. Academic Press, San Diego 1992.
• Egermann P., Lombard J.M., Bretonnier P., 2006. A Fast and accurate method to measure threshold capillary pressureof caprocks under representative conditions. SCA 2006-07.
• Giesche H., 2006. Mercury Porosimetry: a general (practical) overview. Part. Part. Syst. Charact. 23.
• Hildenbrand A., Schlömer S., Kross B.M., 2002. Gas breakthrough experiments on fine-grained sedimentary rocks. Geofluids, 2.
• Li S., Dong M., Li Z., Huang S., Qing H., Nickel E., 2005. Gas breakthrough pressure for hydrocarbon reservoir sealrocks: implications for the security of long-term CO2 storage in the Weyburn field. Geofluids, 5.
• Ostrowski L., Ulker B., 2008. Minimazing risk of gas escape in gas storage by in-situ measurement of gas thresholdpressure and optimized completion solutions. SPE 113509.
• Ostrowski L., Ulker B., 2007. In situ determination of gas threshold pressure helps forecasting gas migration throughcaprock in underground gas storage and CO2 sequestration. Arch. Min. Sci., Vol. 52, No 4, p. 535-551.
• Schlömer S., KroossB. M., 1997. Experimental characterization of the hydrocarbon sealing efficiency of cap rocks. Marine and Petroleum Technology, Vol. 14, No. 5.
• Shah V., Broseta D., Mouronval G., Capillary alteration of caprocks by acid gases. SPE 113353.
• Thomas L.K., Katz D.L., Tek M.R., 1968. Threshold pressure phenomena in porous media. Society of Petroleum Engineers Journal, 8.
• van Genuchten M.Th., 1980. A closed form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Sci. Soc. Am. J., 44.