Gastransport in Schiefertonen mit Anwendungen zur geologischen Speicherung von H2 und CO2

Die geologische Speicherung von Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2) in erschöpften Kohlenwasserstoffreservoirs nutzt Schiefertone als physische Falle für die unterirdische Speicherung. Darüber hinaus werden Schieferformationen als geeignete geologischen Speicherstätten aufgrund ihrer großen Kapazität vorgeschlagen. In Übereinstimmung damit untersucht dieses Papier den Massetransport von H2 und CO2 durch Schieferreservoire als Zielkaprock oder Formationen für Leckagen oder geologische Speicherung. Wir verwenden ein artenbasiertes Modell, das unterschiedliche Gas-Speicher- und Transportmechanismen berücksichtigt. Das Modell geht davon aus, dass die Gase sowohl in freier als auch in adsorbierter Phase existieren, und berücksichtigt somit das Adsorptionspotenzial der Gase bei der Modellierung ihres Transports. Indem wir unterschiedliche Multikomponenten-Systeme betrachten, in denen CH4 anfänglich in Schiefernanoporen existiert, simulieren und analysieren wir die injektion von H2 und CO2. Simulationsresultate werden für jede Spezies gewonnen und anschließend verglichen, um zu zeigen, wie sich die Konzentration in der freien und adsorbierten Phase während der Injektionsprozesse verändert. Der Einfluss der Porengröße auf die Diffusionsrate im langfristigen ist analysiert. Die Verfügbarkeit von freiem Gas und die bevorzugten Speicherorte werden ebenfalls hervorgehoben, indem der fraktionale Porenvolumenanteil jeder Phase in der Schieferformation analysiert wird. Für Fluid-Gestein-Systeme mit niedrigerer Adsorptionsaffinität ist ihr Potenzial für den Massetransport durch die Nanoporen höher als für solche mit hoher Adsorptionsaffinität. Fluid-Gestein-Systeme mit höherer Adsorptionsaffinität zeigen einen signifikanten Beitrag der adsorbierten Phase zum Gesamtdurchfluss. Insgesamt beleuchtet diese Studie den Gastransport und die Speicherung in Schiefertonen sowie die Effektivität von Schieferkaprocken bei der Eindämmung geologisch gespeicherten H2 und CO2. • Untersuchten den Transport von H2 und CO2 in Schieferreservoirs und Kaprocken für Leckagen oder Speicherung. • Speicher- und Leckagepotential hängen von der Adsorptionsaffinität, der Diffusivität und den Porengrößen ab. • Bis zu 75% des Massetransports erfolgt in der adsorbierten Phase für organisch reiche nanop porous Medien.