Modeller for effektiv simulering av trygg CO2-lagring

Karbonfangst og -lagring er en viktig komponent blant flere tiltak for å redusere klimagassutslippene. Karbondioksid (CO₂) fanges og lagres i reservoarer dypt nede i bakken der høyt trykk og temperatur gjør CO₂ flytende slik at mest mulig kan lagres. To viktige spørsmål i denne sammenhengen er hvor raskt man kan injisere CO₂ og hvor mye som kan lagres før de forseglende takbergartene over reservoaret, som hindrer CO₂ å migrere mot overflaten, kompromitteres.

Matematiske simuleringer spiller en viktig rolle for å kunne svare på disse spørsmålene og det er mange prosesser involvert som strømning av CO₂og formasjonsvann, mekaniske deformasjoner og energitransport. Da det er store områder som berøres og mange prosesser involvert, blir de matematiske modellene raskt veldig store og kan ta lang tid å løse. Derfor har hovedtemaet for denne avhandlingen vært å utvikle en forenklet matematisk modell av de essensielle prosessene for å vurdere egnethet og sikkerhet ved langtidslagring av CO₂.

Typiske lagringsformasjoner for CO₂er tynne i forhold til den horisontale utstrekningen. Dette medfører at forandringer i de ulike prosessene i vertikal retning i reservoaret er mye mindre enn forandringer i den horisontale utstrekningen. Gode og etterprøvbare antagelser for de vertikale prosessene kan dermed inkluderes i den matematiske beskrivelsen slik at beregningene kun gjøres over forandringer i horisontal retning og det resulterende problemet blir mindre og raskere å løse. Dette har tidligere vist seg å være svært effektivt for strømningsberegninger og her er konseptet utvidet til å inkludere geomekaniske effekter.

Den nye modellen er validert og testet mot feltdata fra det tidligere CO₂-lagringsprosjektet ved In Salah, Algerie. Selv om kompleksiteten av forandringer i prosessene i vertikal retning er eliminert, er det funnet at den gir svært nøyaktige resultater, også for relativt tykke reservoarer på mer enn 100 meter, og typisk mer enn ti ganger raskere beregningstider.

Personalia
Tore Ingvald Bjørnarå ble født i Oslo 1973 og vokste opp rett utenfor i Asker. Han er utdannet sivilingeniør innen teknisk elektrokjemi ved NTNU i 1999. Siden 2007 har han vært ansatt ved NGI i Oslo. I 2012 startet han doktorgradsarbeidet, finansiert av NGI og MatMoRA-II (NFR-prosjekt). Veiledere: Jan M. Nordbotten (UiB) og Joonsang Park (NGI).