Achtergrond
Onderzoek
Nederland - overzichtMonitoring van ondergrondse CO2 opslag |
|
De tot dusverre meest succesvolle techniek om CO2 opslag in de ondergrond te monitoren is het gebruik van time-lapse (of 4D) seismiek. Deze techniek, afkomstig uit de olie- en gas industrie, wordt sinds 1999 reeds toegepast op de eerste grootschalige opslag in een waterhoudende laag (aquifer) offshore in Noorwegen, het Sleipner veld. Hier wordt sinds 1996 ongeveer 1 miljoen ton CO2 per jaar in de ondergrond geïnjecteerd. Met deze techniek wordt eerst een seismische momentopname (een soort foto van de ondergrond) genomen voordat CO2 injectie plaats vindt en vervolgens wordt deze opname in meerdere stappen na CO2 injectie herhaald. De verschillen in de momentopnames geven aan hoe en waarheen de CO2 zich verspreidt in het reservoir.
- 4D seismiek waarop (rechts) duidelijk het effect van de CO2 zichtbaar is
Onderzoek aan de TU Delft richt zich vooral op:
- Verbetering van de interpretatie en inversie van 4D seismiek.
- Toepassing en inversie van zogenaamde 4D cross-well seismiek.
- Metingen aan schaalmodellen waarin CO2 injectie gesimuleerd wordt.
- Continue monitoring met een (semi)permanente meetopstelling.
Verbetering van de interpretatie van 4D seismiek
Petar Angelov (MSc) P.V.Angelov@CITG.TUDelft.NL
Prof. Kees Wapenaar C.P.A.Wapenaar@CITG.TUDelft.NL
Prof. Rob Arts R.J.Arts@CITG.TUDelft.nl
Het basisprincipe van het gebruik van 4D seismiek voor monitoring van CO2 opslag is, dat alle veranderingen zichtbaar op de seismiek zijn toe te schrijven aan de geïnjecteerde CO2. In praktijk betekent dit, dat 4D seismiek eerst de nodige bewerkingen moet doorgaan voordat het bruikbaar is voor interpretatie van de CO2 verspreiding. Een belangrijk effect dat in dit kader aan de TU Delft bestudeerd wordt is in hoeverre ook spanningsveranderingen in de lagen boven het reservoir ten gevolge van de toename van druk in het reservoir door de 4D seismiek bepaald kunnen worden. Hierbij wordt veelvuldig gebruik gemaakt van numerieke simulatie modellen.
4D cross-well seismiek
Dr. Jesper Spetzler J.Spetzler@CITG.TUDelft.nl
Prof. Kees Wapenaar C.P.A.Wapenaar@CITG.TUDelft.NL
Standaard wordt seismiek verkregen met bronnen en ontvangers aan het oppervlak. Indien putten beschikbaar zijn, kan ook zogenaamde cross-well seismiek verkregen worden met bronnen in de ene put en ontvangers in een andere put. Door een tomografische inversie kan dan een beeld van de ondergrond tussen de putten verkregen worden met in principe een hogere resolutie dan voor oppervlakteseismiek. Aan de TU Delft wordt gewerkt aan het verbeteren van de inversie van dergelijke metingen. Ter illustratie hierbij een voorbeeld van cross-well seismische data herhaald in de tijd, waarbij het effect van de CO2 duidelijk zichtbaar is in blauw. Met deze techniek kan de verspreiding van de CO2 in het reservoir goed in kaart gebracht worden.
De meetgegevens zijn afkomstig van een testlocatie in Japan, waar ongeveer 10.000 ton CO2 geïnjecteerd is in een waterhoudende laag. De figuur geeft de verspreiding van de CO2 aan tussen de putten.
- Verspreiding van de CO2 geïnverteerd uit de cross-well seismiek. Het injectiepunt wordt aangegeven met de zwarte punt. De linker kolom geeft de spreiding in het vlak tussen de twee putten aan, de rechterkolom het vlak loodrecht hierop. De rijen geven de ontwikkeling in de tijd met verschillende hoeveelheden CO2 geïnjecteerd aan.
Schaalmodellen om monitoring van ECBM te simuleren
Dr. Daniela Sijacic D.Sijacic@TUDelft.nl
Dr. Jesper Spetzler J.Spetzler@CITG.TUDelft.nl
Dr. Karl-Heinz Wolf K.H.A.A.Wolf@tudelft.nl
Prof. Rob Arts R.J.Arts@CITG.TUDelft.nl
- Foto van de meetopstelling
Het monitoren van CO2 opslag in kolen in combinatie met de winning van methaan (ECBM) is erg lastig. Zowel CO2 als CH4 hebben een zelfde soort effect op seismiek, wat het onderscheid tussen beiden lastig maakt. Om meer inzicht te krijgen in de monitoring mogelijkheden wordt gebruik gemaakt van schaalmodellen vervaardigd uit kunststoffen. De kunststoffen worden dusdanig gekozen, dat de eigenschappen op schaal vergelijkbaar zijn met de eigenschappen van het gesteente in het veld. In dit geval is gekozen voor een model gebaseerd op de RECOPOL site in Polen. Op deze locatie wordt daadwerkelijk CO2 in kolen geïnjecteerd middels een eerste put en methaan gewonnen uit een tweede put. Het monitoring experiment op het schaalmodel, gebruik makend van ultrasone geluidsgolven, simuleert wederom een crosswell seismisch experiment. Resultaten van de inversie van de meetgegevens laten duidelijk de dunne ‘koollaag’ zien.
- Resultaten van de inversie van de meetdata. De veranderingen in de dunne koollaag zijn duidelijk zichtbaar in blauw.
Continue monitoring
Dr. Guy Drijkoningen G.G.Drijkoningen@CITG.TUDelft.nl
Prof. Kees Wapenaar C.P.A.Wapenaar@CITG.TUDelft.nl
In 2004 is in Noord-Nederland het LOFAR-netwerk (LOw Frequency ARray) opgezet. Dit is een breedband monitoring ICT infrastructuur gekoppeld aan een supercomputer. Het project is geïnitieerd om de grootste radio-telescoop ter wereld te bouwen, waarbij verschillende kleine radiotelescopen middels een ultra-snel netwerk aan elkaar gekoppeld worden. Al snel ontstond het idee om dit netwerk ook te gebruiken om de aarde in te kijken. De geofysische tak van dit project heet Persimmon (Permanent Seismic Monitoring Network). Onderzoek met betrekking tot het monitoren van CO2-opslag in dit kader richt zich vooral op:
- Continue monitoring van kleine aardbevingen (bijvoorbeeld ten gevolge van CO2 opslag)
- Seismische interferometrie, waarbij akoestische ruis uit de ondergrond gebruik wordt om een beeld van de ondergrond te genereren.
- Monitoring met behulp van actieve seismiek, gebruik makend van het continue meetnetwerk.
Uiteindelijk is het doel de haalbaarheid en toegevoegde waarde van continue monitoring systemen te onderzoeken.
- Impressie van het LOFAR netwerk gecentreerd rond Groningen
