بررسي اثر تغيير تخلخل، تراوايي و غيرهمسانگردي سنگ مخزن در فرايند انحلال و شروع جابه جايي طبيعي در ذخيره سازي كربن دي اكسيد در آبده هاي شور

Investigation of porosity, permeability and anisotropy effects on solubility and onset of convection in CO2 storage in aquifer

از جمله راهكار هاي كاهش اثرهاي محيط زيستي انتشار كربن دي اكسيد و كاهش تغييرهاي آب و هوا توسعه فناوري جذب و ذخيره سازي كربن (CCS) در آبده هاي شور مي باشد. انحلال گاز اسيدي در آب باعث مي شود مقداري از گاز اسيدي به صورت محلول وارد سيال مخزن شود كه باعث افزايش ظرفيت ذخيره مخزن مي شود. انحلال كربن دي اكسيد باعث بالا رفتن چگالي آب در قسمت بالاي مخزن مي شود. آب اشباع شده كه در بالاي مخزن قرار دارد، موجب فرايند همرفت (جا به جايي) مي شود كه در نتيجه آن، كربن دي اكسيد بيش تري در آب حل شده و ايمني ذخيره سازي را افزايش مي دهد. در اين پژوهش، انحلال كربن دي اكسيد و جا به جايي طبيعي در يك مخزن آبده شور مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلي در اين مطالعه، بررسي اثر تغيير تخلخل و تراوايي و غيرهمسانگردي سنگ مخزن در فرايند انحلال و شروع جا به جايي طبيعي، زمان شروود بيش ترين و تغيير مقدار انحلال با زمان در حالت هاي گوناگون مخزن آبده است. بر اساس همين هدف، شبيه سازي عددي اختلاط همرفتي در آبده همگن و در ادامه غيرهمسانگرد صورت گرفته و سه دوره موثر در زمان ذخيره سازي كربن دي اكسيد درون آبده معرفي شده است. همچنين معيارهاي مورد نياز براي دقت شبكه بندي مناسب و مدل سازي صحيح اختلاط همرفتي كربن دي اكسيد در آبده بررسي شده است. نتيجه ها نشان داده كه تراوايي اثر چشمگيري روي زمان آغاز جا به جايي و فرايند اختلاط همرفتي دارد، بنابراين بايد به عنوان يكي از پارامتر هاي اصلي در انتخاب مخزن ذخيره سازي در نظر گرفته شود.

Development of Carbon Capture and Storage (CCS) technologies in saline aquifers is a tool to reduce environmental effects of CO2 emissions and climate change. Dissolution of CO2 in water provides an option for storage in saline aquifers. When CO2 dissolves in the water, the density of the solution increases. Then it may cause natural convection which in turn, increases the rate of dissolution and safety of the storage. In this paper, dissolution process and storage of CO2 in saline aquifers is studied. Here, the main purpose is to investigate the effect of porosity and permeability and anisotropicity of reservoir rock on dissolution process, onset of natural convection, time of maximum Sherwood number. To this end, numerical simulation of convective mixing in both isotropic and anisotropic reservoirs has been reported. The results show the three effective period of CO2 storage in aquifers. Comparisons of the results reveal that permeability has significant effect on the onset of convection and convection mixing process. Therefore it is one of the main factors that should be considered in choosing the storage site.