Roberto Martínez: CAPTURA, VALORIZACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE CO2. Almacenamiento geológico
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Almacenamiento geológico
Roberto Martínez Orío. Grupo de Almacenamiento de CO2
Madrid, 4 de Mayo de 2011
EVITANDO EL CALENTAMIENTO GLOBAL: CAPTURA, VALORIZACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE CO2
2Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
Tipologías de almacenamientos geológicos
1. Reservorios de petróleo y gas agotados2. Uso del CO2 de para la recuperación de petróleo3. Acuíferos salinos profundos4. Capas de carbón profundas no explotables5. Uso del CO2 para la recuperación de metano6. Otras opciones de almacenamiento de CO2
Petróleo y gasInyección de CO2CO2 almacenado
3Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
Peculiaridades del caso español
EBRO-PIRINEO
IBÉRICA
BÉTICAS,GRANADA,GUADIX/BAZA, MURCIA/ALMERÍA
GUADALQUIVIR-GOLFO DE CÁDIZ
MADRID-DEPRESIÓN INTERMEDIA
CANTÁBRICA
DUERO, ALMAZÁN
• Escasez de yacimientos de hidrocarburos y de información exploratoria de detalle
• 1 sondeo profundo / 1.000 Km2
• Extensas cuencas sedimentarias con presencia de acuíferos salinos profundos
• Necesidad de desarrollo de abundante actividad exploratoria
• Potencial comparativamente reducido en cuencas de carbón
• Lejanía geográfica de los grandes depósitos de hidrocarburos
4Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
El Proyecto GeoCapacity (Assessing European Capacity for Geologicalstorage of CO2)
Proyecto europeo financiado por el VI Programa Marco
Duración: 3 años (2006 – 2009)
Capacidad europea estimada: 117 Gt de CO2
Capacidad española estimada: 23 Gt de CO2
Determinación de la Capacidad Europea de Almacenamiento Geológico de CO2
Determinación de la Capacidad Europea de Almacenamiento Geológico de CO2
OBJETIVOOBJETIVO::
5Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
El Proyecto GeoCapacity (Assessing European Capacity for Geologicalstorage of CO2)
Structure Area (m2) Thickness
CO2 density (kg/m3)
VOLUME(m3)
Storage efficiency
factor
Total estimated CO2
storage capacity (Mt)
Guadalquivir_1 1,10E+08 25 726 4,08E+08 40 159,33
Guadalquivir_2 1,10E+08 100 726 2,80E+09 40 956,00
Guadalquivir_3 8,16E+07 100 828 1,25E+11 40 216,16
Guadalquivir_4 8,80E+07 30 828 8,89E+08 40 236,09
Guadalquivir_5 9,33E+07 75 700 6,58E+08 40 156,81
Guadalquivir_6 3,85E+08 60 666 7,92E+08 2 46,10
Guadalquivir_7 1,57E+10 40 744 1,51E+11 2 2240,31
Gibraltar 6,35E+09 120 676 5,34E+10 2 721,44
6Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
Plan de selección de formaciones y estructuras con potencial de almacenamiento de CO2
CD PE
IT
BT
• Partición del territorio en 4 zonas de cuenca + cadena
• Recopilación y modernización de formatos de información geológica, geofísica y de sondeos
• Determinación de las formaciones objetivo (pares almacén/sello)
7Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
Plan de selección de formaciones y estructuras con potencial de almacenamiento de CO2
• Definición de los horizontes de referencia a escala regional
• Hipótesis de funcionamiento hidrogeológico de las cuencas
• Análisis petrofísicode sondeos profundos
8Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
Plan de selección de formaciones y estructuras con potencial de almacenamiento de CO2
Identificación y modelización de estructuras a escala local
9Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
123----n
Plan de selección de formaciones y estructuras con potencial de almacenamiento de CO2
• Establecimiento de criterios de valoración de las estructuras identificadas en términos técnicos, ambientales y sociales
• Jerarquización y priorización de las estructuras
• Continuación de los trabajos para desarrollar metodologías económicas de exploración
10Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Comportamiento del CO2 en el almacén
Una vez se ha inyectado el CO2 en el almacén:
– Tiende a ascender y quedarse atrapado en una capa impermeable (structural trapping)
– Queda adherido en pequeños poros (residual trapping)
– Se disuelve lentamente en agua (dissolution trapping)
– Reacciona con otros solutos y – se mineraliza (mineral trapping)
CAP ROCK
Escala de poro
11Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Cantidad de CO2 almacenado
0.0E+00
5.0E+06
1.0E+07
1.5E+07
2.0E+07
2.5E+07
1 10 100 1000 10000
Time (years)
Tonn
es o
f CO
2 tra
pped
MineralSupercriticalDissolved
Los mecanismos de entrampamiento tienen distintas escalas de tiempo
12Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
RIESGOS Y MECANISMOS DE ESCAPE
¿Es seguro el almacenamiento de CO2 en el subsuelo?RIESGOS MUNDIALES (contribuyen al cambio climático): Riesgos de fugas de menos de 1 % para 100 añosRIESGOS LOCALES (riesgos para los seres humanos, ecosistemas y aguas subterráneas): Fallos en pozos de inyección o fugas ascendentes en pozos abandonados (técnicas para la contención de erupciones de pozos), o fugas a través de fallas o fracturas que han sido detectadas (caracterización del diseño, diseño minucioso del emplazamiento, métodos para la pronta detección de fugas).
Posibles rutas de fugas y técnicas de saneamiento para el CO2 inyectado en formaciones salinas. La técnica de saneamiento dependería de las posibles rutas de fugas identificadas en un depósito (por gentileza del CO2CRC)..(“Carbon Dioxide Capture and Storage, special report 2005”, IPCC)
13Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Riesgos principales
• Sobrepresión del almacén. Colapso de roca• Fugas en las capas superiores o a la atmósfera a través del sello, pozo o fallas
BRGM
14Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Impacto de una fuga de CO2
En la vegetación: – Depende de la concentración y de la extensión.
Sobre animales y humanos: – Sólo en grandes concentraciones es letal
Se produce sólo si las fugas son en espacios cerrados (bodegas) o depresiones del terreno
CO2>90%
CO2>40%
CO2<2%Escape natural de gas en Latera
(Italia)
El impacto del CO2 en la vegetación se restringe a una área
determinada
CO2GeoNet
15Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
¿Por qué monitorizar?
1. Los emplazamientos deben poder demostrarque la actividad de almacenamiento está de acuerdo a los estándares y lo seguirá estandoen el largo plazo.
2. Los operadores deben conocer lo que ocurreen el subsuelo para que el almacenamiento sea eficiente
16Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Fases y tiempos de una inyección a escala industrial
17Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Métodos y objetivos del monitoreo
CO2GeoNet
18Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Monitoreo de superficie
Gun SeismicsGPR ERT
EMS EM31 Gravity
Soil gas
Gas flux
Remote sensingCO2GeoNet
19Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Monitoreo de almacenes
Es complicado obtener una imagen de lo que sucede a 1 Km de profundidad
– Medidas en pozo (presión, pH, composición química...): Información puntual
– Líneas sísmicas: pueden aportar imágenes 2D y 3D de lo que sucede en el subsuelo
20Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Sleipner: Imágenes sísmicas
Statoil
21Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
MONITORIZACIÓN Y VERIFICACIÓN
Diseño y proceso de la inyección Monitorización y Verificación a lo largo de los dos pozos de observación
Almacenamiento de CO2 en un acuífero salino en Ketzin
22Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Simulación de una inyección
BRGM
23Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Retos
• Modelización: Se necesita más fiabilidad en los modelos predictivos de qué evento ocurrirá en el reservorio y en qué momento lo hará
• Monitorización: Determinar la estrategia más efectiva técnica y económicamente (coste vs conocimiento adquirido)
• Simulación: Verificar la aplicación de los modelos predictivos en almacenes reales
24Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Proyecto Sleipner
En 1991 Noruega introduce un impuesto sobre el
CO2 para reducir las emisiones de sus campos de
hidrocarburos.
StatoilHydro separa CO2 del gas natural, empleando
tecnología de aminas
El CO2 inyectado en acuíferos salinos (Fm. Utsira),
de 800 m a 1000 m bajo el fondo marino
~1Mt CO2 anuales desde 1996
> 13 Mton inyectadas hasta el momento
La estimación de CO2 inyectado a lo largo de todo el
proyectos es de: 20 Mt
Source: SEED
Source: Ringrose, 2009
25Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 201125
El acuífero es una arena no consolidada con finas capas horizontales de arcillaque difunden el CO2 lateralmente.Las areniscas tienen porosidades de enter 35-40 % y permeabilidad >1 DEl sello es una capa potente, extensa y homogénea de arcilla
Proyecto Sleipner
26Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Source: Torp 2010
Proyecto Sleipner
27Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Primer proyecto de almacenamiento a gran escala de
CO2 en un campo de gas natural
1 Mt CO2 se almacenan anualmente en la arenisca
Krechba desde Abril de 2004
El CO2 es inyectado en las partes del campo inundadas
por agua (1,5 km de profundidad)
El sello es una capa muy potente de arcillas y limos
5 pozos de producción y 3 de inyección
Se estima que la inyección toal de CO2 a lo largo del
proyecto será de: 17 Mt
Source: Ringrose, 2009
Proyecto In‐Salah
28Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Proyecto In‐Salah
Source: Ilding and Ringrose, 2009
29Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
El programa de monitorización incluye:Monitoreo en boca de pozo, sísmica en dominio de tiempos, datos de satélite, microsísmica, Inclinómetros, pozos de análisis de aguas, medidas de gases en superficie y suelos, datos de pozo (testigos, diagrafías).
Lo más interesante es el uso de datos de satélite para estudiar la deformación de la superficie porinyección del CO2. Levantamientosde 5 mm se registraron entre 2003 y 2007.
Lo más interesante es el uso de datos de satélite para estudiar la deformación de la superficie porinyección del CO2. Levantamientosde 5 mm se registraron entre 2003 y 2007.
Source: Ringrose, 2009
Proyecto In‐Salah
30Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
El proyecto CO2SINK pretende probar la inyección y monitorización de CO2 en un acuífero salino en tierra firme, localizadoen Ketzin, junto a Berlín.
Incluye algunas infraestructuras parademostraciones a pequeña escala de procesos de captura.
La inyección comenzó en Junio de 2008 y hasta Mayo de 2010 se han inyectadounas 35.000 toneladas de CO2.
Source: CO2Sink flyer
Proyecto CO2Sink en Ketzin (Alemania)
31Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Almacén:Areniscas a 700 m de profundidad en estructura anticlinal;Sello:Capas de yeso y arcilla;
Incluye un pozo de inyección y dos de observación
Source: CO2Sink flyer
Proyecto CO2Sink en Ketzin (Alemania)
32Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
En 23 meses se han inyectado 35.000 toneladas;La presión en el pozo y la de inyección están en los rangosesperadosLa primera monitorización consiste en medidas sísmicas y de resistividad
Source: Wurdemann, 2010
Proyecto CO2Sink en Ketzin (Alemania)
33Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Proyecto de Total en Lacq (Francia) integrando los tres procesos de la CAC: Captura, transporte y almacenamiento de CO2.
Unidad de Oxicombustión a escala industrial:
30MWth
Transporte de CO2 mediante tubería de 27 Km
Inyección de CO2 durante 2 años
Se almacenarán 120 kt CO2 en un depósito de
gas agotado a 4500 m de profundidad
Las operaciones se iniciaron en Enero de 2010
Source: Alstom
Proyecto industrial de Lacq‐Pau
34Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011
Source: Total
Proyecto industrial de Lacq‐Pau
Gracias por su atención