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Benchmarks

erstellt von huenken zuletzt verändert: 05.08.2011 09:17

Projekt:
Benchmarks
Numerische Untersuchungen zur Kohlendioxid-Sequestrierung in geologischen Formationen - problemorientierte Benchmarks
Laufzeit:
01.04.2005 bis 31.03.2008
Koordinator:
Prof. Dr. R. Helmig

Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau
Pfaffenwaldring 61
70569 Stuttgart
Projektpartner:
Internationale Verbundpartner mit nationaler Förderung:

Princeton University, Subsurface Hydrology Research Group (USA)

Universität Bergen, Department of Mathematics (Norwegen)

Det Norske Veritas (Norwegen)

Partner (ohne Förderung durch das BMBF), die sich finanziell oder mit geldwerten Leistungen an dem Verbundvorhaben beteiligen:

Deutsche Montan Technologie Essen

Programm:
Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN
Themenschwerpunkt: Erkundung, Nutzung und Schutz des unterirdischen Raumes
Ziele:
Das Ziel des internationalen Verbundvorhabens ist die Definition und Beschreibung von möglichen Problemen, die bei verschiedenen Sequestrierungsszenarien auftreten können. Dadurch soll das Verständnis der komplex miteinander gekoppelten Prozesse, die in geologischen Formationen ablaufen, verbessert und die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von verschiedenen Modellen untersucht werden. Hierfür ist der Einsatz numerischer Simulationswerkzeuge und die Anwendung verschiedener analytischer Konzepte beabsichtigt.

Im Rahmen des Vorhabens, welches sich auf die Kohlendioxid-Sequestrierung in tiefen Aquiferen, stillgelegten Kohlezechen und erschöpften Gaslagerstätten konzentriert, werden folgende Fragestellungen betrachtet:
  • Entwicklung und Migration der Phasenbausbreitung
    Bewegung des Kohlendioxid in den Formationen, Dichteunterschiede, Verdrängung der Formationswässer, Übergang vom superkritischen in den gasförmigen Zustand, Aufstieg, Störungszonen, Entweichung über Bohrlöcher/Brunnen
  • Kohlendioxid-Lösung in Formationswässern
    Untersuchung des Systems Kohlendioxid-Wasser (± Salz) hinsichtlich gegenseitiger Löslichkeit, Einfluss der Phasenzusammensetzungen auf die Fluideigenschaften wie Dichte und Viskosität
  • Kohlendioxid-Speicherkapazität von Formationen
    Abschätzung der Speicherkapazität mit Hilfe der Ergebnisse aus der Untersuchung der Migration und der Kohlendioxid-Lösung sowie unter Berücksichtigung von Kenngrößen (Porosität, Permeabilität) verschiedener Formationen
  • Steigerung der Methanproduktion aus Kohleflözen
    Untersuchung der Nutzung nicht abbauwürdiger Kohleflöze zur Methanproduktion (Enhanced Coalbed Methane recovery = ECBM) durch Lösung des adsorbierten Methans von der Kohle infolge einer Kohlendioxid-Injektion (Kohlendioxid wird gegenüber Methan im Verhältnis von 2:1 bevorzugt adsorbiert), Bestimmung der Voraussetzung für ein günstiges Adsorptions-/Desorptionsverhalten von Kohlendioxid und Methan
  • Sequestrierung in erschöpften Gaslagerstätten
    Beschreibung der Prozesse in einem 2-Phasen/3-Komponten-System (Gas, Flüssigkeit/Methan, Kohlendioxid, Wasser), Betrachtung des advektiven Verdrängungsprozesses in der Gasphase (Kohlendioxid verdrängt Methan), Beurteilung des Einflusses der Gasdiffusion auf den Gesamtprozess
Zur Definition Referenznormen soll unterschiedliche Modelle hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit getestet werden (Benchmarking). Nach Abschluss der Tests erfolgt eine Definition der Benchmark-Probleme, um sowohl die relevanten Fragestellungen (z. B. Kapazitätsabschätzung, Verlustraten, Durchführbarkeit, ökonomische Realisierbarkeit) zu erfassen als auch die Vorteile/Nachteile einzelner Simulationswerkzeuge aufzuzeigen.