CO2-Fang in geschichteten porösen Medien durch effektive Viskositätserhöhung

Zusammenfassung Die sichere und effiziente Speicherung von CO2 in salzhaltigen Aquiferen erfordert eine Mobilitätskontrolle, um eine Ansammlung und schnelles Ausbreiten von CO2 an der Oberseite des Formationsgesteins unterhalb des Deckgesteins zu verhindern. In der Vergangenheit haben wir die Effektivität von zwei entwickelten olefinbasierten Oligomeren zur Viskositätserhöhung von sc-CO2 und die signifikanten Verbesserungen bei der residualen Speicherung von sc-CO2 in mit Sole gesättigten homogenen Sandstein-Kernen (Ding et al., 2024, https://doi.org/10.2118/214842‐pa) nachgewiesen. Ziel dieser Arbeit ist es, die Flusseffizienz und die residuale Solegesättigung in den geschichteten Kernen durch effektive Viskositätserhöhung mit zwei entwickelten Molekülen zu untersuchen, um die Implikationen für die CO2-Speicherung in geschichteten porösen Medien durch effektive Viskositätserhöhung zu erläutern. Bei der Injektion von reinem CO2 durchdringt das CO2 die hochpermeable Schicht, was zu einem schnellen Durchbruch und einer hohen residualen Solegesättigung führt. Dies resultiert in einem ineffizienten Prozess für die CO2-Speicherung in salzhaltigen Aquiferen. Bei der Injektion von viskosem CO2 beobachten wir signifikante Verbesserungen im Querstrom an der Grenzfläche zwischen der Zwei-Permeabilitätsschicht, teilweise bedingt durch die Mobilitätskontrolle und die Reduktion der residualen Solegesättigung. Im Vergleich zur Injektion von reinem CO2 führt der synergistische Effekt der Mobilitätskontrolle und der Erhöhung der Grenzflächenelastizität durch die Injektion von vis-CO2 zu einer Verzögerung des Durchbruchs um den Faktor 2 und zu etwa 95% höherer Soleproduktion. Im Vergleich zu unserer vorherigen Arbeit an Verdrängungsexperimenten in homogenen Sandstein-Kernen gibt es eine signifikant stärkere Reduktion der residualen Solegesättigung in geschichteten Kernen durch die Injektion von viskosem CO2. Auch die Erhöhung der Injektionsrate hat sich als vorteilhaft für die CO2-Speicherung in geschichteten Kernen erwiesen. Sowohl die Viskositätserhöhung von CO2 als auch die Erhöhung der Injektionsrate können den Injektionsdruck fördern, um den kapillaren Eintrittsdruck zu überwinden, was zu CO2-Verdrängung von Sole in der niederpermeablen Schicht führt. CT-Bildgebungsdaten verbessern das Verständnis der Randbedingungen, der Soleproduktion und der lokalen residualen Solegesättigung in geschichteten Kernen.