Reservoarfysikk og -kjemi (GEO502)

Å utnytte sedimentære bergarters reservoarer til vannforsyning, avfallslagring eller hydrokarbonproduksjon på en bærekraftig og energieffektiv måte krever god forståelse av kjemien og fysikken til de involverte fasene. Å forstå reservoarer er nøkkelen til å forvalte, vedlikeholde og øke lagringskapasiteten eller reservene. Definisjon av reservoarbergarter, deres egenskaper og trykk-, volum- og temperaturforholdene (PVT) som påvirker væskene deres er en del av den grunnleggende kunnskapen som både geoforskere og ingeniører må konfrontere daglig i industrien. Dette emne introduserer geologiske, fysiske og kjemiske prosesser som styrer trykk-, volum- og temperaturforholdene (PVT), som igjen påvirker egenskapene til bergarter og porevæsker ved undergrunnsreservoarforhold.

Karbondioksidinjeksjon brukes til å redusere klimautslipp. Gass- og vanninjeksjon er vanlig for trykkstøtte og forbedret fortrengning av hydrokarboner fra reservoarer. De reaktive artene i injeksjonsvæsken kan forårsake oppløsning eller utfelling av mineraler eller salter i injeksjonsbrønnen, nær brønnbanesonen og videre inn i reservoaret. Dette påvirker ytelsen til produksjonsbrønner, påvirker bergartens styrke/stabilitet, fluidpermeabilitet og reservoarfuktighet, som styrer utvinning av hydrokarboner. God kunnskap om reservoarkjemi kan minimere problemer knyttet til reduksjon i injektivitet og produktivitet, og samtidig optimalisere lagringskapasiteten eller utvinningspotensialet fra reservoarer.

Dette emnet tar for seg de kjemiske egenskapene til hver fase i reservoaret, mineral, vann, gass og/eller hydrokarbon, deres kjemiske og fysiske interaksjoner, og hvordan dette kan påvirke fysiske strømningsegenskaper, og reservoarets integritet for optimalisert reservoarstyring.

Dette emnet dekker:

• Saltlake og steinkjemi
• Reservoar mineralogi
• PVT-egenskaper til saltlake, hydrokarboner og uorganiske gasser
• Interaksjoner mellom reservoarmineraler og væsker
• Fuktbarhet i reservoaret
• Væskestrøm i porøse medier
• Endringsprosesser for fuktbarhet for optimalisert væskestrøm i reservoarer

Kunnskap:

Etter fullført emne skal studentene kunne:

• de forskjellige elementene og prosessene som fører til dannelse av porøse reservoarfeller, og ladning av porevæsker, saltlake, gass eller hydrokarboner i undergrunnen.
• Porøse reservoarer inneholder flere faser: mineraler, formasjonsvann, gass og flytende hydrokarboner. Studentene skal kjenne til kjemiske begreper og definisjoner knyttet til mineraler og mineraloverflater, og kjemien til porevæsker, vann, gass og hydrokarboner.
• Grunnleggende kunnskap om type porevæsker, og oppførselen til væskene i reservoaret, gjennom produksjons- og prosesssystemer.
• Kunnskap knyttet til væske-væske og væske-fast vekselvirkninger, og økt forståelse av faktorene/parametrene som påvirker mineralske overflateladninger, mineraloppløsning og reservoarets integritet under operasjoner.
• Kunnskap knyttet til interaksjoner mellom råolje og saltlake og stein (CoBR) som dikterer initial reservoarfuktbarhet
• hvordan væskestrømmen i porøse medier styres av fuktbarhet og hvordan kjemisk induserte fuktbarhetsendringsprosesser kan optimalisere oljeutvinning ved for eksempel smart vanninjeksjon.

Ferdigheter:

Etter fullført emne skal studentene kunne:

• Beskrive oppførselen til reservoarets mineral- og fluidfaser.
• Beregning av lagringskapasitet for avfallsvæsker i reservoarer, eller tilstedeværende reserver basert på petrofysikk, og produksjons-/testdata.
• Utføre representativ prøvetaking av reservoarvæsker for komposisjons- og PVT-analyse.
• Gjennomføre eksperimentelle teknikker for komposisjons- og PVT-analyse i laboratoriet.
• Bruke komposisjons- og PVT-simuleringsverktøy for reservoar- og produksjonsvæskeegenskapsberegninger.
• Gjøre enkle beregninger innen vannkjemi, bruke de geokjemiske modelleringsverktøyene til å undersøke kompatibilitet mellom formasjons- og injeksjonsvæsker, faseinteraksjoner mellom saltlake og mineraler som påvirker mineraloppløsning og utfelling, og rapportere disse observasjonene.
• Evaluere reservoarfuktighetsevne, og vurdere potensialet for kjemisk fuktbarhetsendring for å forbedre oljeutvinningen
• Formidle den kjemiske og fysiske kunnskapen på en god og grei måte.

Generell kompetanse:

Etter fullført emne skal studentene kunne:

• Kommunisere og forklare industri og samfunn hvordan reservoarfluidsystemer fungerer med hensyn til trykk, volum og temperatur.
• Beskrive hvordan reservoarfasene kan samhandle med injeksjonsvæsker under reservoaroperasjoner.
• Evaluere potensialet for lagring, injeksjon og produksjon av avfallsvæske på en bærekraftig måte uten å påvirke reservoarets integritet under drift.
• Designe optimale og miljøansvarlige løsninger for utnyttelse av reservoarer i undergrunnen

Følgende rapporter må være godkjent for å få adgang til avsluttende eksamen.

• Prosjekt rapport; Laboratorieøvelser i PVT-analyse av reservoarvæsker.
• Prosjekt rapport; Saltlakekjemi og geokjemiske interaksjoner

Emnet inkluderer forelesninger, øvinger og laboratorieøvelser.

6 timer per uke med organiserte forelesninger og oppgaveløsning.

Dette emnet vil kun ha fysiske møter. Studenten er selv ansvarlig for å sjekke pensum og emneinformasjon gitt av underviser i Canvas.