Die Injektion von CO2 in geologische Formationen gilt als eine Möglichkeit zur Verlangsamung der globalen Erwärmung. Die Ermittlung des optimalen Massestroms und die Vorhersage der ablaufenden physikalisch-chemischen Phänomene erfordern die exakte Berechnung der Druck- und Temperaturprofile entlang des Bohrlochs. Zu beachten ist, dass CO2 eine kritische Temperatur von etwa 31,04° C besitzt. Daher können Phasenübergänge die Strömung destabilisieren. In dieser Arbeit werden innovative und robuste Modelle und Lösungen für die Berechnung der Druck- und Temperaturverteilungen in einem CO2 führenden Bohrloch in Abhängigkeit von der Tiefe und der Zeit unter Berücksichtigung möglicher Phasenübergänge vorgestellt. Dabei bilden ein nichtadiabatisches Temperaturmodell und ein geeignetes Modell für den CO2-Druck die Grundlage für die exakte Berechnung von Druck und Temperatur in einem Bohrloch zur Gasinjektion mit beliebiger Konfiguration und Neigungswinkel sowie in Gesteinsschichten mit unterschiedlichem Wärmeleitvermögen. Zu den Ergebnissen der Arbeit gehören: 1. Ein Arbeitsschema zur Berechnung der thermodynamischen und Transporteigenschaften von CO2 entlang des Bohrlochs auf Basis von sehr genauen Mehrparameter-Zustandsgleichungen; 2. Ein analytisches Modell der zeitabhängigen Wärmeleitung im Gestein; 3. Ein Computerprogramm, das auch den Verlauf der Bohrung durch geschichtete Formationen mit unterschiedlichen Eigenschaften in den einzelnen Schichten berücksichtigt. Die Ergebnisse wurden mit Messdaten aus zwei Injektionsprojekten verglichen und ausgezeichnete Übereinstimmung gefunden. Damit erwiesen sich die Ergebnisse der Arbeit als sehr gut geeignet zur Vorhersage von Temperatur und Druck in einem Bohrloch zur CO2-Injektion als Funktion von Tiefe und Zeit ebenso wie in einem Bohrloch zur CO2-Produktion bei geringem Feuchtegehalt des Gases.

    Injection of CO2 into geological formations as a measure to slow down the pace of global warming requires that the fluid flows effectively into the host formation. CO2 has critical temperature around 31.04° C and therefore phase transition may create flow instability. The determination of the injection rate and the prediction of the near wellbore physicochemical phenomena require accurate prediction of the pressure and temperature profiles along the well. This work addresses the need for innovative and robust models and solutions that will not only accurately estimate temperature and pressure along the well as a function of depth and time, but will also predict phase changes and their effects on temperature and pressure. A non-adiabatic temperature model associated with a pressure model constitute a building block for rigorous prediction of pressure and temperature in a gas injection well of any configuration and deviation angle, and in layered formations with differing thermal conductivities. Some of the major innovations are summarized as follows: 1. Development of a workflow for using high accuracy multiparameter equations of state to predict CO2 thermodynamic and transport properties along the well; 2. adapting an innovative analytical model to predict temperature propagation in the rock at any injection time; 3. development of a computer code that accommodates wellbores in layered formations with different thermal properties and varying geothermal gradients based on analytical models. The predictions of the codes have been compared with measured data from two CO2 injection projects in saline aquifers under different injection conditions. This work has shown to be very reliable in predicting temperature and pressure of CO2 in an injection well as function of depth and time. It has also shown to accurately predict temperature and pressure in a CO2 production well with low liquid content.


    Access

    Access via TIB

    Check availability in my library

    Order at Subito €


    Export, share and cite



    Title :

    Prediction of pressure and temperature in CO2 injection wells based on analytical modeling


    Additional title:

    Vorhersage der Druck- und Temperaturverteilungen in Bohrlöchern zur CO<sub>2</sub>-Injektion auf Grundlage analytischer Modelle


    Contributors:


    Publication date :

    2013


    Size :

    202 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    English




    Water-cooled insulated steam-injection wells

    Back, L. H. / Jaffe, L. D. | NTRS | 1980


    Novel cements materials for high-pressure/high-temperature wells

    Noik, C. / Rivereau, A. / Vernet, C. | Tema Archive | 1998


    WELL PLACEMENT OPTIMIZATION FOR WATER INJECTION WELLS

    Rasouli, H. / Rashidi, F. / Khamehchi, E. et al. | British Library Conference Proceedings | 2010


    Data based cylinder pressure modeling for direct-injection diesel engines

    Weissenborn,E. / Bossmeyer,T. / Krueger,M. et al. | Automotive engineering | 2009


    Data Based Cylinder Pressure Modeling for Direct-injection Diesel Engines

    Weissenborn, Erik / Krüger, Michael / Bossmeyer, Thomas et al. | SAE Technical Papers | 2009