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*Proyecto de Investigacin de un posible Almacenamiento Geolgico
de CO2Valentn lvarez CortinaFundacin Instituto Petrofsico
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ndicePrincipales Sectores ImplicadosAspectos Tcnicos Metodologa
de desarrollo de Proyecto Integral Metodologa de Fase de
investigacin seguida por el IPFEtapa 0: Seleccin preliminar de
posibles emplazamientos y Solicitud de Permisos de
InvestigacinEtapa 1: Estudios de viabilidad, ensayos de laboratorio
y modelo geolgico inicialEtapa 2: Trabajos de Campo: Campaa ssmica
y prueba piloto de inyeccinEtapa 3: Modelo actualizado y simulacin
detalladaEtapa 4: Seguimiento Conclusiones
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Poltico: esfuerzo global para reducir las emisiones: Protocolo
de Kioto. 2012 ao crtico.Industrial: Bonos de carbono. Certificados
de emisin reducida; CER.Principales Sectores ImplicadosEjemplo de
grfica de precio y volmenes de Ton CO2 comerciados en la Unin
Europea.Point carbon 2005I+D+i: nuevo sector estratgico de
investigacin, subvenciones estatales e internacionales, proyectos
que relaciona empresa y/o industria con entidades de investigacin
y/o Universidades.
Social: mejora de las condiciones ambientales del entorno,
generacin de puestos de trabajo y actividad en regiones poco
industrializadas.
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Aspectos Tcnicos Bsicos. Dnde?
Reservas de gas o petrleo agotadasRecuperacin secundaria de gas
o petrleo Acuferos salinos profundosEn capas de carbn
DNDE ALMACENAR EL CO2?
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Aspectos Tcnicos Bsicos. Dnde?Experiencia pilotos mundiales en
yacimientos de hidrocarburos agotados (Lacq, Sleipner, Snohvit,
Gorgon, In Salah).
El inters en Espaa por el almacenamiento subterrneo de CO2
comienza en 2003 liderado por el IGME en la bsqueda de
emplazamientos susceptibles de ser almacenamientos de CO2.
En Espaa, en cambio, hay una amplia EXPERIENCIA en
ALMACENAMIENTO SUBTERRNEO DE GAS NATURAL.
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Fluido supercrticoAspectos Tcnicos Bsicos. Cmo?*El dixido de
carbono presenta un cambio volumtrico de hasta 400 veces su volumen
cuando es sometido a unas condiciones superiores a su presin y
temperatura crtica:1 tonelada de CO2 en C.N. (0C y 1 bar), ocupa
509 m31 tonelada de CO2 en cond. de subsuelo (35C y 100 bares),
ocupa 1,39 m3Esta disminucin de volumen, favorece su almacenamiento
subterrneo.
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Aspectos Tcnicos Bsicos. Cmo?*
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Aspectos Tcnicos Bsicos. Cmo?*
1.- Inicialmente coexisten dos fases separadas del dixido de
carbono (L+G).
2.- A medida que se incrementa la temperatura (con presin crtica
superada), las densidades del gas y del lquido comienzan a ser
similares, y el menisco de separacin de ambas fases es cada vez ms
difcil de ver.
3.- Una vez que se ha sobrepasado la temperatura y presin
crtica, las dos fases originales gas-lquido no se distinguen, slo
existe una fase homognea (fluido supercrtico).
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Operating time frame of various CO2 geological-storage
mechanisms (modified from IPCC, 2005).Aspectos tcnicos. Mecanismos
de fijacinInyeccin de CO2
Trampa esttica o estructural
Trampa hidrodinmica
Trampa residual
Disolucin
Mineralizacin Adsorcin
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*Aspectos tcnicos. Mecanismos de fijacin
MECANISMONARURALEZA DE LA TRAMPAMTODO PARA ESTIMAR LA
CAPACIDADTrampa estructural y estratigrficaEl CO2 permanece
retenido por el sello del almacnClculo del volumen simple de la
formacin con las caractersticas petrofsicas que se conozcanTrampa
hidrodinmicaFijacin del CO2 en el almacn a travs de la presin
ejercida por el flujo del agua que contiene la formacin
permeableRequiere simulaciones y modelo del flujo regional en el
almacenamientoTrampa residualA la vez que el CO2 tiende a ascender
a travs del almacn, algo de l es retenido en pequeos poros por las
fuerzas capilaresRequiere el conocimiento de las propiedades
petrofsicas y la simulacinDisolucinEl CO2 fluye por debajo del
sello y eventualmente se disuelve en el agua de la
formacinNecesaria la simulacin y el conocimiento del volumen de CO2
a inyectar y el ratio de inyeccinMineralizacinFijacin qumica
mediante reacciones del CO2 con el agua de la formacin y con la
roca almacn Conocimiento de la mineraloga y la cintica de reaccin.
Necesaria la simulacinAdsorcinSe desarrolla de forma especfica en
las capas de carbn. El CO2 queda adherido a las paredes internas de
los poros del carbnRequiere de conocimientos de la adsorcin de
gases, as como de la permeabilidad y la reactividad del CO2 con el
carbn
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Metodologa desarrollo Proyecto Integral Fase 1 . Investigacion .
Estudios de viabilidadSntesis Geolgica , Estudio Hidrogeolgico
.Sntesis ssmica . Reprocesado .Ensayos de laboratorio Modelizacin
geolgica . Clculos preliminares .Plan de Trabajos para la Fase 2
Programa de confirmacin del emplazamiento
Fase 2. Investigacion .Confirmacin y caracterizacin del
almacenamientoCampaa ssmica. Perforacin de pozo(s),,Anlisis de
sensibilidad Simulacin 3D, Evaluacin de riesgos locales y estudio
de impacto (mximo alcance del CO2 inyectado)Plan de monitorizacin
inicial
Fase 3 Desarrollo .Diseo y Construccin de instalaciones para el
almacenamientoIngeniera de Superficie y Pozos de Desarrollo .Diseo
detallado y seleccin de suministradores y compaas de
serviciosMonitorizacin permanente
Fase 4 Inyeccin
.Commissioning / tests / puesta en marchaInyeccin y
verificacinSeguimiento tcnico y administrativo
Seguimiento post-cierre1 ao5 aos4 aos30+30 aos
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Seleccin preliminar de posibles emplazamientos. Criterios
tcnicosCriterios tectnicos: Se descartan cuencas en zonas muy
plegadas, falladas, con actividad ssmica reciente y que estn en
cinturones de plegamiento.Criterios geolgicos:Presencia de
formaciones almacn y sello de inters a las profundidades adecuadas
y con una capacidad determinada.Criterios hidrodinmicosDinmica
natural de los fluidos.Contenidos en sales.*Metodologa Fase de
Investigacin. Etapa 0
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Seleccin preliminar de posibles emplazamientos. Inscripcin de
Propuesta de Reserva Provisional a favor del EstadoLa FEE propuso
la inscripcin de 10 de stas Reservas.Listado del IGME con la
seleccin y caracterizacin de reas y estructuras geolgicas
susceptibles de constituir emplazamientos de almacenamiento
geolgico de CO2.En ejecucin, prevista su publicacin en 2010.
Existen trabajos previos de anlisis a nivel de cuencas.
OtrasTerrenos francos que quieran ser investigados (ej. antiguos
yacimientos de hidrocarburos depletados)
*Metodologa Fase de Investigacin. Etapa 0
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Solicitud de Permisos de Investigacin
Regidos por la Ley de Minas (Ley 22/1973, de 21 de Julio) y
Reglamento Minero (Real Decreto 2857/1978, 25 de Agosto)
En trmites Transposicin de la Directiva 2009/31/CE del
Parlamente Europeo y del Consejo, de 23 de abril de 2009, relativa
al almacenamiento geolgico de dixido de carbono
http://www.pteco2.es/documents/Borrador%20trasposicion%20Directiva%20%20Almacenamiento%20Carbono.pdf
Es necesario presentar un informe tcnico al MITYC con un
programa de Investigacin.*Metodologa Fase de Investigacin. Etapa
0
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Estudios de ViabilidadAnlisis previo:Recopilacin y revisin de la
informacin geolgica existente:Historia geolgica: sedimentacin, tipo
de cuenca, caractersticas de las formaciones de inters, sismicidad
de la zona,Geofsica: lneas ssmicasSondeos: informe geolgico, logs,
testigos (si los hubiese)Hidrogeologa: informes previos de
acuferos, dinmica de
fluidosGeomecnica*http://www.tacarigua.com.ve/gas3.gifMetodologa
Fase de Investigacin. Etapa 1
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Estudios de Viabilidad
Problemtica:La informacin existente puede ser muy antigua y de
mala calidad.Necesidad de:Digitalizacin de la informacin (ssmica,
logs, etc)Reprocesado de la ssmica*Una seccin ssmica de la campaa
CT 88. (SIGEOF) Libro AGGEP XXV Aniversario. Captulo 1.Metodologa
Fase de Investigacin. Etapa 1
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Estudios de Viabilidad
Estudio detallado de la informacin:Una vez obtenida la
digitalizacin de los documentos y el reprocesado se
realizar:Reinterpretacin de la ssmica digitalizadaAnlisis y
correlacin de pozosSntesis de la informacin
*www.pdvsa.com/lexico/posters/ggrp982b.gif Metodologa Fase de
Investigacin. Etapa 1
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*Estudios de Viabilidad
Ensayos de Caracterizacin Petrofsica:Determinar las propiedades
petrofsicas de las rocas. Necesarias para realizar un modelo
geolgico.Se realizan en:Testigos de los sondeos realizados.Muestras
de afloramiento de anlogos de las formaciones almacn y sello.
Metodologa Fase de Investigacin. Etapa 1
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Laboratorio Petrofsico para realizar ensayos de RCAL y SCAL.
Promovido por:La Fundacin Gmez-Pardo de la E.T.S.I.M
El Instituto Francs del Petrleo
Gas Natural Fenosa
Enags*Metodologa Fase de Investigacin. Etapa 1Ensayos de
laboratorio
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Departamentos:R.C.A.L. S.C.A.L. Mdulo Mecnica de rocasSimulacin
e Interpretacin de resultados
*Microscopio Electrnico de barridoDifractmetro de
Rayos-XEscnerPorosmetro de MercurioMetodologa Fase de Investigacin.
Etapa 1
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*Clculo de la porosidadPor medio de medidas rutinarias (volumen
de poros y volumen total) o utilizando la porosimetra de
mercurioDistribucin de la porosidadClculo de la
permeabilidadResonancia Magntica Nuclear y porosimetra de
mercurioAbsoluta o relativa de tipo lquido/lquido o
gas/lquidoClculo de presin capilarPor medio de centrifugacin o
porosimetra de mercurioMetodologa Fase de Investigacin. Etapa 1
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*Medidas elctricasPor medio de tomografa computerizada (Escner
CT)Determinacin de la saturacin de fluidosFactor de Formacin e
ndice de resistividadPropiedades Fluidomecnicas Utilizando
Microscopio ptico, Microscopio Electrnico de Barrido y Difraccin de
Rayos-XAnlisis petrogrficoHomogeneidad de las rocasMediante equipos
piloto de laboratorioResonancia Magntica Nuclear Metodologa Fase de
Investigacin. Etapa 1
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A continuacin, se obtendr un modelo geolgico inicial utilizando
la informacin geolgica y los datos del laboratorio:Estimacin
inicial de la geometra y volumen del cuerpo del almacn
*www.seismicmicro.com/Products/GeoModeling.aspMetodologa Fase de
Investigacin. Etapa 1Modelo geolgico preliminar
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*Generador de ondasReceptor de la energa reflejadaMetodologa
Fase de Investigacin. Etapa 2Campaa ssmicaUna vez que desarrollado
un modelo conceptual inicial del almacenamiento, para disminuir la
incertidumbre y si la cobertura ssmica previa es escasa o de mala
calidad se preparar una campaa de adquisicin ssmica 2D / 3D.Mtodo
ssmico de reflexin: Tcnica geofsica usada para representar en 2 o 3
dimensiones las capas internas del subsuelo.Tcnica comnmente
utilizada por las industrias del petrleo y gas.Basada en ondas de
compresin generadas artificialmente que viajan a travs de los
materiales rocosos y son reflejadas parcialmente en cada interface
de roca
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*(Sleipner)Reconocimiento de la estructura interna de la
tierraMetodologa Fase de Investigacin. Etapa 2Dependiendo de la
densidad de informacin ssmica tendremos:
Ssmica 2D
Ssmica 3D
Campaa ssmica
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El nmero de sondeos de investigacin que se deben perforar
depender de la geometra y extensin.Una vez que la caracterizacin
inicial del almacenamiento ha sido realizada, y definido el
emplazamiento, se perfora un sondeo piloto de investigacin para
recoger informacin especfica:Testigos del almacenamiento, sello y
sidewall cores para realizar medidas petrofsicas, (porosidad,
permeabilidad, etc).Pruebas de inyeccin Curvas de presin para
estimar la inyectividad del almacn*Completacin de pozo para
permitir la inyeccin de CO2Metodologa Fase de Investigacin. Etapa
2Pruebas piloto de Inyeccin
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El CO2 para la prueba es transportado en camiones en estado
lquido hasta las instalaciones.El trailer de inyeccin consta de una
bomba de alta presin y calentadores para pasar el CO2 a estado
supercrtico, con las condiciones de P y t necesarias.*Tanques de
CO2Camin de InyeccinPozoTest de presin: En el ejemplo, la presin
aumenta rpidamente, indicando porosidad y permeabilidad menores de
lo previsto: Baja inyectabilidadBotton Hole pressureSurface
Injection pressureCO2 flowrateMetodologa Fase de Investigacin.
Etapa 2Pruebas piloto de inyeccin
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INFORMACIN GEOLGICA DE LA ZONADETERMINAR POSIBLE ALMACENAMIENTO
SELLO/ALMACNDATOS TOPOGRFICOSDATOS GEOLGICOSMODELO PRELIMINAR
3DENSAYOS DE LABORATORIO (Afloramientos y/o testigos)NUEVA SSMICA
2D y 3DCLCULO DE CAPACIDADPOZO/S DE INVESTIGACIN y PRUEBAS PILOTO
DE INYECCINMODELO DINMICO/SIMULACINREPROCESADO SISMICA 3DENSAYOS DE
LABORATORIOCLCULO DEL VOLUMEN TERICOMODELO ESTTICO ACTUALIZADOFASE
DE DESARROLLOFASE DE EXPLOTACINMetodologa Fase de Investigacin.
Etapa 3
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Modelo geolgico actualizado y simulacinModelo Esttico
actualizadoTipo de almacenamientoVariacin de parmetros del modelo
esttico a lo largo del tiempoAcufero Salino ProfundoYacimiento
agotadoParmetros del almacenamientoModelo DinmicoPorosidadSaturacin
en aguaMetodologa Fase de Investigacin. Etapa 3Caractersticas
SimulacinParmetros del CO2 inyectado y almacenado
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*Metodologa Fase de Investigacin. Etapa 3Programas de
modelizacin y simulacin en
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Metodologa Fase de Investigacin. Etapa 3 Proyecto Sleipner, Mar
del Norte. Resultados de la simulacin Simulador: GEM-GHG
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Metodologa Fase de Investigacin. Etapa 4Vigilancia
micro-ssmicaMedidas de gas a nivel de sueloPozo de
inyeccin-monitoreoSeguimiento de la presin y temperatura del
almacenamientoVlvula de cierreDetectores de CO2
Reference project at Lacq
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Cronograma Fase de Investigacin.
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Para la metodologa de investigacin utilizada en el
almacenamiento de CO2, la iniciativa de IPF se centra en llevar a
cabo de manera integrada los siguientes principios:
Teniendo en cuenta el nivel de desarrollo tecnolgico de los
proyectos de CO2, abordamos el proyecto en colaboracin con otros
centros de Desarrollo del Conocimiento y Empresas.
Pese a que la fase de investigacin es crtica para comprobar
tcnicamente la viabilidad del proyecto, el hecho de contar con la
informacin de antiguos sondeos de exploracin petrolera en el rea de
estudio, supone un menor coste y tiempo para los estudios a
realizar.
Como herramientas bsicas, para estos proyectos, hay que contar
con las medidas petrofsicas en laboratorio y la simulacin numrica.
Conclusiones-1
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Conclusiones-2
El xito del desarrollo de la Investigacin que se lleva a cabo
sobre la localizacin y evolucin del Almacenamiento geolgico de CO2
en el pas, permitir continuar con el uso de combustibles fsiles en
la generacin elctrica y la actividad de fabricacin del sector
cementero, como principales emisores de fuentes concentradas de
CO2.
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*MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIN!
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