Rock physical aspects of CO2 injection in chalk

Ved at injicere superkritisk CO2 ned i Nordsøens kalkreservoirer kan man formentlig øge olieindvindingen med 15%. Metoden giver dog anledning til overvejelser om, hvorvidt processen kan føre til kollaps og/eller sprækkedannelse i reservoiret, og dermed om der er mulighed for lækage. Via laboratorieforsøg blev det undersøgt, hvordan CO2-injektion påvirker kalkens fysiske egenskaber -også med henblik på monitering med geofysiske metoder. Til formålet undersøgtes kalkprøver fra Syd Arne feltet i Dansk Nordsø. Prøverne repræsenterer de to geologiske formationer Tor Formationen af Kridt alder og Ekofisk Formationen af Palæogen alder og er indsamlet i boringerne SA-1 og Rigs-1. Generelt påvirkes kalken fra Ekofisk Formationen mindre af CO2 injektion end kalken fra Tor Formationen. Dette kan skyldes et højere indhold af kisel og ler, som muligvis beskytter mod kalkopløsning. En anden grund kan være, at prøverne fra Ekofisk Formationen har lav permeabilitet, så at mindre CO2 strømmer gennem disse prøver i forsøg af en vis varighed. Injektion af superkritisk CO2 fører til porøsitetesforøgelse og til fald i den specifikke overflade. Dette betyder, at der skete en reaktion mellem CO2 og kalken. Der blev også målt en vis ændring i permeabiliteten. Kalken blev også mindre stiv, som afspejlet i en øget Biot koefficient, mens fugtpræferencen som vurderet ud fra kernemagnetisk resonansspektrometri ser ud til at være uændret. Bjergartsmekaniske forsøg på kalk fra Syd Arne feltet med 30% porøsitet viste ingen signifikant CO2-indvirkning på styrke og kompaktionsegenskaber. At Biot’s coefficient stiger kan give anledning til bekymring for reservoirets stabilitet. Imidlertid vil en stigende Biot koefficient betyde, at den effektive belastning på reservoiret mindskes, hvis poretrykket i øvrigt er uændret. Dette betyder, at selv om kalken bliver mindre stiv efter CO2-injektion, mindskes den effektive belastning samtidig. Dette kan også være baggrund for fraværet af signifikant CO2-effekt på bjergartsmekaniske data. Disse resultater demonstrerer, at der bør laves en integreret bjerartsmekanisk-bjergartsfysisk model for at muliggøre forudsigelse af reservoirsammenbrud og opsprækning ved hjælp af geofysisk monitering, når CO2 bruges til øget olieudvindeing kombineret med CO2-lagring.