Impact of Permeability Variations and Well Placement on CO₂ Storage Efficiency in Saline Aquifers Utilizing 3D Visualization Techniques

Abstract

Forskningsspørsmålet i denne studien fokuserte på hvordan CO2 kan lagres mer effektivt under jorden og hvilke parametere som påvirker lagringseffektiviteten i salinakviferer. Spesielt ble effekten av permeabilitet og plassering av brønner/injektorer på CO2-lagringseffektiviteten undersøkt. Målet var å fastslå hvordan varierende permeabilitetsnivåer bidrar til lagringseffektiviteten og om plasseringen av injeksjonsbrønner påvirker denne effektiviteten. Selv om andre faktorer som påvirker lagringseffektiviteten ble anerkjent, fokuserte denne studien utelukkende på effektene av permeabilitet og brønnplassering. Metodikken involverte å modifisere en eksisterende reservoarmodell for å reflektere endringer i permeabilitet og brønnplasseringer. Disse modifikasjonene ble visualisert ved hjelp av Eclipse 300, noe som tillot observasjon av CO2-plumen og gassmetningen under forskjellige scenarier. Ulike parametere ble målt ved bruk av ResInsight, og resultatene ble tolket ved å erstatte målte parametere i lagringseffektivitetsformelen. Undersøkelsen av effektene av permeabilitetsendringer og brønnplassering på CO2- lagringseffektiviteten ga viktige innsikter. Det ble funnet at en liten reduksjon av svært lave permeabiliteter reduserer lagringseffektiviteten ved lavere injeksjonshastigheter, mens ved høyere hastigheter forblir effektiviteten stort sett uendret. Å homogenisere reservoarpermeabiliteten ga varierte resultater: ved lavere hastigheter reduserte det lagringseffektiviteten ved å eliminere potensielle CO2-feller, men ved høyere hastigheter forbedret det effektiviteten ved å legge til rette for en jevn CO2-strøm. En 10% reduksjon i permeabilitet senket konsekvent effektiviteten, spesielt ved økte injeksjonshastigheter. I tillegg ble det funnet at brønnplassering betydelig påvirket lagringseffektiviteten, med nedadskråning av brønnplasseringer som forbedret lagringen sammenlignet med oppadskråning, sannsynligvis på grunn av forbedret CO2-migrasjon og akkumuleringsdynamikk. Disse funnene understreker viktigheten av å optimalisere reservoarpermeabilitet og strategisk brønnplassering for å maksimere CO2-lagringseffektiviteten tilpasset spesifikke injeksjonshastigheter.

The research question addressed in this study focused on how CO2 can be stored more efficiently underground and the parameters that affect its storage efficiency in saline aquifers. Specifically, the effects of permeability and well/injector placement on CO2 storage efficiency were examined. The objective was to determine how varying permeability levels contribute to storage efficiency and whether the placement of injection wells impacts this efficiency. While other factors influencing storage efficiency were acknowledged, this study concentrated solely on the effects of permeability and well placement. The methodology involved modifying an existing reservoir model to reflect changes in permeability and well locations. These modifications were visualized using Eclipse 300, allowing for observing the CO2 plume and gas saturation under different scenarios. Various parameters were measured using ResInsight, and the results were interpreted by substituting measured parameters in the storage efficiency formula. Investigating the effects of permeability changes and well placement on CO2 storage efficiency yielded critical insights. It was found that reducing very low permeabilities slightly decreases storage efficiency at lower injection rates, while at higher rates, the efficiency remains largely unchanged. Homogenizing reservoir permeability produced varied outcomes: at lower rates, it decreased storage efficiency by eliminating potential CO2 traps, but at higher rates, it improved efficiency by facilitating consistent CO2 flow. A 10% reduction in permeability consistently lowered efficiency, especially at increased injection rates. Additionally, well placement was found to significantly impact storage efficiency, with downdip well placements enhancing storage compared to up-dip positions, likely due to improved CO2 migration and accumulation dynamics. These findings underscore the importance of optimizing reservoir permeability and strategic well placement to maximize CO2 storage efficiency tailored to specific injection rates. i