Long-term sequestration process in the Borzęcin structure – observation evidence of the injected acid gas migration and possible leakage

• Autorzy: Lubaś Jan , Szott Wiesław , Lętkowski Piotr , Gołąbek Andrzej , Miłek Krzysztof , Warnecki Marcin , Wojnicki Mirosław , Kuśnierczyk Jerzy , Szuflita Sławomir

Identyfikatory

DOI

10.18668/PN2020.230

ISBN

978-83-65649-38-6

Warianty tytułu

PL

Długotrwały proces sekwestracji w strukturze Borzęcin – obserwacja przejawów migracji zatłaczanych gazów kwaśnych i analiza możliwości ich wycieku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The monograph presents the results of research carried out under the European SECURe (Subsurface Evaluation of CCS and Unconventional Risks) project in the years 2018-2020. A significant part of the SECURe project comprised evaluation of the effects of the long-term CO₂-H₂S sequestration process in the Borzęcin reservoir structure. This monograph includes all historical operational data determining assumed and implemented parameters of the process and various tests and analyses performed on downhole, as well as surface samples of reservoir fluids, taken from selected wells of the structure. They were aimed at identifying the propagation and intensity of acid gas migration within the structure and potential leakage pathways towards the ground surface. Some of the tests such as analysis of soil gas samples or samples of gas dissolved in brine have never been conducted before, and provided additional information on the safety of geological storage of acid gases within the Borzęcin structure. Corrosion potentials of well tubing and cement were also examined and analysed as they are crucial factors of well completion and leakage prevention. Key components of performed studies and analyses included a simulation model of the Borzęcin structure, constructed from a broad set of geological, geophysical and petrophysical data. The model was calibrated against available operational and measured data, and used to determine basic characteristics of the sequestration process such as: fluid saturations and compositions, their variation in time due to fluid migrations and the transition between various phases. The observation evidence indicating the absence of acid gas leakage from the Borzęcin structure was confirmed and explained by the simulation results of the sequestration process. The constructed and calibrated model of the structure was also used to predict the future performance of the current sequestration project. In addition, the capacity of the Borzęcin structure for increased sequestration was assessed by finding the optimum scenario of the risk-free sequestration performance.

PL

Monografia przedstawia wyniki badań przeprowadzonych w latach 2018-2020 w ramach europejskiego projektu SECURe. Jednym z działań podjętych w tym projekcie było określenie efektów długoterminowego procesu sekwestracji CO₂-H₂S w strukturze Borzęcin. Niniejsza monografia zawiera całość historycznych danych eksploatacyjnych, określających zastosowane i wdrożone procedury procesu sekwestracji oraz wyniki szeregu różnych pomiarów i analiz przeprowadzonych na uprzednio pobranych powierzchniowych i wgłębnych próbkach płynów złożowych. Miały one na celu identyfikację migrujących w strukturze gazów kwaśnych oraz określenie potencjalnych dróg wycieku w kierunku powierzchni Ziemi. Niektóre spośród nich, takie jak wykonane po raz pierwszy analizy próbek powietrza glebowego oraz odgazowania solanki wgłębnej, dostarczyły dodatkowych informacji na temat bezpieczeństwa geologicznego składowania gazów kwaśnych w strukturze Borzęcin. Zbadano również potencjał korozyjny rur zatłaczających oraz płaszcza cementowego, ponieważ są one kluczowymi elementami wyposażenie odwiertów i zapobiegania wyciekom. Istotnym elementem wykonanych badań i analiz jest model symulacyjny struktury Borzęcin, skonstruowany w oparciu o całość dostępnych danych geologiczno-złożowych. Model ten został skalibrowany z wykorzystaniem historycznych danych eksploatacyjnych oraz wyników dodatkowych pomiarów, a następnie wykorzystany do określenia podstawowych cech procesu sekwestracji, takich jak skład i nasycenie płynów złożowych, ich zmienność w czasie spowodowaną migracją i przejściem między różnymi fazami. Wyniki obserwacji świadczące o braku wycieku gazów kwaśnych ze struktury Borzęcin zostały potwierdzone i objaśnione wynikami symulacji analizowanego procesu sekwestracji. Skonstruowany i skalibrowany model struktury wykorzystano również do określenia przyszłej charakterystyki prowadzonego obecnie procesu sekwestracji. Ponadto oszacowano objętość sekwestracyjną struktury Borzęcin poprzez określenie optymalnego scenariusza procesu sekwestracji pozbawionego ryzyka wycieku zatłaczanego gazu.

Słowa kluczowe

EN

acid gas; CO₂-H₂S sequestration; CO₂ leakage risk

PL

gazy kwaśne; sekwestracja CO₂-H₂S; ryzyko wycieku CO₂

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 230
• Strony: 1--176
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lubaś Jan

autor

Szott Wiesław

autor

Lętkowski Piotr

autor

Gołąbek Andrzej

autor

Miłek Krzysztof

autor

Warnecki Marcin

autor

Wojnicki Mirosław

autor

Kuśnierczyk Jerzy

autor

Szuflita Sławomir

Bibliografia

• 1. Collins A.G. (1974): Geochemistry of oilfield waters. United States.
• 2. GDF K12-B Offshore C02 Injection Project, https://www.co2-cato.org/cato/locations/regions/western-netherlands/gdf-kl2-b-offshore-co2-injection-project (online: 05.10.2020)
• 3. Geofizyka Toruń Grupa PGNiG (2018): Multifinger Imaging Tool Reports 2002-2018. Unpublished.
• 4. Guo В., Lyons W.C., Ghalambor A. (2007): Petroleum Production Engineering, A Computer- Assisted Approach. Gulf Professional Publishing. DOI: 10.1016/B978-0-7506-8270-1. X5000-2.
• 5. Hosgormez H., Etiope G., Yalęin M.N. (2008): New evidence for a mixed inorganic and organic origin of the Olympic Chimaera fire (Turkey): A large onshore seepage of abiogenic gas. Geofluids, Vol. 8, John Wiley & Sons, Ltd. DOI: 10.111 l/j,1468-8123.2008.00226.x.
• 6. In Salah Fact Sheet: Carbon Dioxide Capture and Storage Project (2004). https://sequestration.mit.edu/tools/projects/in_salah.html (online: 05.10.2020)
• 7. Jóźwiak К. (2017): Variability of concentrations of gases in the air of the vadose zone in the natural and agriculturally converted environments. Przegląd Geologiczny, Vol. 65 (nr 11/1), s. 1075-1079.
• 8.Kotarba M.J., Nagao К. (2008): Composition and origin of natural gases accumulated in the Polish and Ukrainian parts of the Carpathian region: Gaseous hydrocarbons, noble gases, carbon dioxide and nitrogen. Chemical Geology, Vol. 255 (3-4), s. 426-438. DOI: 10.1016/j. chemgeo.2008.07.011.
• 9. Lubaś J., Rzepka M., Szott W. (2012): Risk management of C02 geological storage. Praca Instytutu Nafty i Gazu. DK-4100-263/08.
• 10. Lubaś J., Szott W. (2010): 15-year experience of acid gas storage in the natural gas structure of Borzęcin - Poland. Nafta-Gaz, Nr 66 (5), s. 333-338.
• 11. Lubaś J., Szott W., Jakubowicz P. (2012): Effects of Acid Gas Reinjection on C02 Concentration in Natural Gas Produced from Borzęcin Reservoir. Nafta-Gaz, Nr 68, s. 405-410.
• 12. Pleśniak Ł., Orion-Jędrysek M„ Jakubiak M., Bucha M., Krajniak J., Matusewicz M., et al. (2017): Ocena migracji składników gazu ziemnego w złożu Borzęcin na podstawie wyników analiz izotopów trwałych wodoru i węgla. Nafta-Gaz, Nr 73 (1), s. 27-35. DOI: 10.18668/ ng.2017.01.03.
• 13. Polish Oil and Gas Company (1999): Geological Documentation of the Borzęcin Natural Gas Reservoir. Unpublished.
• 14. Polish Oil and Gas Company (2019): Historical production data of the Borzęcin reservoir - reportet by Polish Oil and Gas Company (POGC) - various reports in free format 1972- -2019. Unpublished.
• 15. Szott W., Gołąbek A., Miłek К. (2009): Simulation studies of acid gas sequestration in aquifers underlying gas reservoirs. Prace Instytutu Nafty i Gazu; 165, 89 s.
• 16. Tikhomirov V.V. (2016): Hydrogeochemistry Fundamentals and Advances: Groundwater Composition and Chemistry, Volume 1. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc. DOI: 10.1002/9781119160434.