Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Parametry petrofizyczne węglanowych skał nadkładu podczas sekwestracji CO2 w morskim złożu ropno-gazowym – studium przypadku

Moska Rafał

Nafta-Gaz

|

2024

|

R. 80, nr 3

139--148

PL

Sekwestracja CO2 jest obecnie jednym z najintensywniej rozwijanych sposobów zmniejszenia ilości tego gazu w atmosferze Ziemi. Wiąże się ona z szeregiem zjawisk w górotworze mających wpływ na właściwości zarówno poziomów zbiornikowych, jak i uszczelniających. Jednym z kluczowych elementów technologicznych związanych z sekwestracją jest wykazanie, w jaki sposób długotrwałe zatłaczanie CO2 do górotworu będzie wpływało na parametry skał zbiornikowych w obrębie horyzontu docelowego, a także czy nie doprowadzi do nadmiernego wzrostu przepuszczalności w wyżejległych formacjach uszczelniających. W artykule zostały przedstawione wyniki badań laboratoryjnych wpływu sekwestracji CO2 na parametry petrofizyczne skał węglanowych, stanowiących warstwę uszczelniającą pułapki w morskim złożu ropno-gazowym. Wpływ CO2 został wyznaczony na podstawie porównania współczynników przepuszczalności, porowatości oraz dynamicznych parametrów sprężystości przed ekspozycją próbek na CO2 i po niej. Próbki skał zostały nasycone solanką złożową, a następnie poddane 12-tygodniowej ekspozycji na CO2 w stanie nadkrytycznym w warunkach złożowych. Odnotowano wzrost współczynnika przepuszczalności w części próbek posiadających szczeliny naturalne, podczas gdy w próbkach niezawierających szczelin wystąpił jego spadek. Zaobserwowano także spadek współczynnika porowatości efektywnej, jednakże prawdopodobnie w efekcie wytrącania się kryształów z solanki, którą próbki były nasycane. Moduły Younga oraz odkształcenia postaci próbek po ekspozycji nie zmieniły się zasadniczo w stosunku do wartości referencyjnych. Zarówno w próbkach eksponowanych na CO2, jak i w próbce niepoddanej ekspozycji odnotowano niewielki wzrost współczynnika Poissona oraz wzrost modułu odkształcenia objętości, co mogło być spowodowane przekroczeniem granicy plastyczności podczas obciążania próbek w pomiarach referencyjnych, prowadzącym do ich trwałej kompakcji.

EN

CO2 sequestration is one of the most intensively developed methods of reducing the amount of this gas in the earth's atmosphere. Sequestration involves a number of phenomena affecting the properties of both reservoir and sealing rocks. One of the key technological elements involved sequestration is to demonstrate how long-term injection of CO2 will affect the reservoir rocks parameters, as well as whether there is a risk of unsealing of the overburden rocks. This paper presents the results of laboratory measurements, concerning the petrophysical and geomechanical parameters of carbonate cap rocks in an offshore oil and gas deposit, before and after CO2 exposure. The effect of CO2 was designated by comparing porosity, permeability and dynamic elastic moduli before and after exposure. The rock samples were saturated with reservoir brine and exposed to supercritical CO2 in reservoir conditions for 12 weeks. Increase of the permeability in some samples with natural fractures and decrease in this parameter in samples without fractures were observed. A decrease in the effective porosity was also observed, however, probably as a result of the precipitation of crystals from the brine which the samples were saturated. Young's and shear moduli after exposure did not change significantly compared to the reference values. Both CO2-exposed and unexposed (blank test) samples showed a slight increase in the Poisson's ratio and an increase in the bulk modulus, which may have been caused by exceeding the yield stress when the samples were loaded in the reference measurements, leading to their permanent compaction.

2

Wpływ oddziaływania CO2 na dynamiczne parametry geomechaniczne w systemie geotermalnym

Moska Rafał

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 3

199--212

PL

Sekwestracja CO2 w formacje geologiczne wiąże się z szeregiem zjawisk fizycznych mających wpływ na strukturę skały, takich jak m.in. absorpcja CO2 przez matrycę skalną, a także wytwarzanie w solankach złożowych kwasu węglowego, mającego zdolność rozpuszczania węglanów. Zjawiska te mogą powodować zmniejszenie sztywności skał i w konsekwencji wpływać na zmianę warunków geomechanicznych w górotworze, ze szczególnym uwzględnieniem stref przyotworowych. Mogą także powodować zmniejszenie funkcji uszczelniającej skał nadkładu. Skały zróżnicowane pod względem składu mineralnego oraz warunków depozycji (ciśnienia, temperatury, obecności mediów porowych) mogą wykazywać charakterystyczne cechy zwiększonej lub zmniejszonej odporności na kontakt z CO2. W pracy zostały przedstawione laboratoryjne badania przypadków oddziaływania CO2 na piaskowce o spoiwie węglanowym oraz ilastym podczas hipotetycznej sekwestracji do poziomu zbiornikowego jednego z polskich złóż geotermalnych. Wyznaczono wpływ obecności mediów porowych zawierających CO2 (rozpuszczony w solance złożowej oraz w stanie nadkrytycznym) w skałach na ich właściwości geomechaniczne – dynamiczne parametry sprężystości. Po trzymiesięcznym okresie ekspozycji na CO2 w przypadku każdej z próbek zanotowano spadek prędkości fal sprężystych – zarówno P, jak i S, co jest potwierdzeniem danych literaturowych. Moduły Younga, odkształcenia postaci i objętości mierzonych próbek po ekspozycji na CO2 obniżyły się w zależności od konkretnego przypadku od kilku do kilkudziesięciu procent w stosunku do wartości wyjściowych. Zaobserwowano też zmiany we współczynniku Poissona. Efekt ten może być wyjaśniony osłabieniem szkieletu skalnego próbek przez oddziaływanie kwasu węglowego powstałego w wyniku rozpuszczenia CO2 w solance na spoiwo węglanowe oraz oddziaływaniem nadkrytycznego CO2 na minerały ilaste. Pomimo niewielkiej próby reprezentatywnej użytej w testach można stwierdzić, że ekspozycja na CO2 badanych piaskowców powoduje wyraźne zmniejszenie ich sztywności.

EN

CO2 sequestration in geological formations is related to a number of phenomena in the rock structure, such as absorption of CO2 by the rock matrix, as well as the production of carbonic acid in reservoir brines, capable of dissolving carbonates. These effects can cause a decrease in rock stiffness and change of rock-mechanics conditions especially in the near-borehole zones. They can also reduce the sealing function of the overburden rocks. Different types of rocks varying in mineral composition and deposition conditions (pressure, temperature, pore media) may show characteristic features of increased or decreased resistance to CO2. This paper deals with laboratory case study of the effect of CO2 on carbonate- and clay-cemented sandstones during the hypothetical sequestration to the reservoir level of one of the Polish geothermal deposits. The influence of the presence of pore media containing CO2 (dissolved in reservoir brine and a supercritical CO2) in the rocks on their rock-mechanics properties – dynamic elasticity parameters – was determined. After a 3-month exposure to CO2, a decrease in the velocity of both P and S waves was observed for each of the samples. Decrease of the Young's, bulk and shear moduli of all measured samples after exposure to CO2 were also observed, depending on a sample, by a few to several dozen % in relation to the initial values. Changes in Poisson’s ratio were also observed. These effects can be explained by the weakening of the sample’s matrix, by action of the carbonic acid formed by dissolving of CO2 in brine, and the action of supercritical CO2 on clay minerals. Despite the small representative sample used in the tests, it can be concluded that the exposure to CO2 of the tested sandstones causes a significant reduction in their stiffness.

3

Laboratoryjne badania akustyczne skał pod kątem potrzeb hydraulicznego szczelinowania

Moska R.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 2

81--89

PL

Niniejsza praca przedstawia wstępne wyniki badań laboratoryjnych dynamicznych parametrów sprężystości z wybranych polskich złóż węglowodorów. Do analiz zostały wybrane trzy próbki rdzeniowe: dolomit oraz dwa rodzaje piaskowca różniące się zawartością minerałów ilastych. Badania wykonano w warunkach odpowiadających tym, które panują w odwiercie. Zostały przeprowadzone symulacje zmian ciśnienia nadkładu, ciśnienia efektywnego i temperatury tak, aby zaobserwować ich wpływ na prędkość fal akustycznych P i S. Do przestrzeni porowej jednej z próbek zatłaczano media o zbliżonej gęstości i lepkości: solankę 2% KCl oraz „martwą”, lekką ropę naftową. Zaobserwowano przewidywany wzrost prędkości fal wraz ze wzrostem ciśnienia efektywnego i spadek prędkości wraz ze wzrostem temperatury, a także zmiany prędkości fal spowodowane obecnością mediów porowych. Zostały wyznaczone stałe sprężystości: współczynnik Poissona oraz moduł Younga. Uzyskane wyniki odniesiono do danych literaturowych. Sformułowano również wstępne wnioski dotyczące podatności badanych skał na zabiegi hydraulicznego szczelinowania.

EN

This paper presents the preliminary results of the laboratory measurements of the dynamic elasticity modules. The measurements were performed on selected Polish hydrocarbon reservoir rocks. Three core samples were chosen: dolomite and two types of sandstones which differed in the amount of clay minerals. The tests were performed under simulated reservoir conditions. During measurements, the simulations of the overburden pressure, effective pressure and temperature changes, were conducted in order to observe their influence on the velocities of the P and S waves. The studies of one of the samples were carried out on dry and saturated by 2% KCl brine and light dead oil. Both of these liquids had similar density and viscosity. Expected changes in velocity caused by changes of pressure, temperature and type of pore fluid were observed. Poisson’s and Young’s ratio, were calculated. The results were related to the data available in the literature. Finally, preliminary conclusions, concerning the susceptibility of the studied rocks to hydraulic fracturing treatment were formulated.