The impact of CO2 storage on the rock integrity. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (thesis) Hani Al mukainah MS Thesis_Final version.pdf Restricted to Repository staff only until 13 August 2025. Download (3MB)

Arabic Abstract

يتم تحديد التخزين الجغرافي للكربون حاليًا باعتباره تقنية مهمة لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في الغلاف الجوي بشكل كبير وتخفيف ظاهرة الاحتباس الحراري. التخزين الجغرافي للكربون، يتم حقن ثاني أكسيد الكربون في التكوينات الجوفية مثل طبقات المياه الجوفية العميقة أو خزانات النفط والغاز، ليس فقط للتخزين ولكن أيضًا لتعزيز استخلاص النفط. تعتمد فعالية تخزين ثاني أكسيد الكربون على قدرة البيئة الجيولوجية العميقة على التخزين لمدة أطوال. تبحث هذه الدراسة في آثار تخزين ثاني أكسيد الكربون على عينات الحجر الجيري، مع التركيز على التغيرات في المسامية، وتكوين الثقوب الصخرية، والتعرج الهندسي. في هذه الدراسة، تم أستعمال أربع عينات من الحجر الجيري، يبلغ قطر كل منها 1.5 بوصة وطولها 3 بوصات، تم تخزينها لمدة 60 يومًا في محلول ملحي حي لمحاكاة ظروف العزل. تشير النتائج إلى زيادة موحدة في المسامية عبر جميع العينات، مع وجود اختلافات تعزى إلى الظروف الأولية وأحجام الثقوب الصخرية الموجودة مسبقًا. أظهر تكوين الثقوب الصخرية أيضًا زيادة طفيفة، لكنه ظل طفيفًا بما يكفي للتأثير على سلامة الصخور بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك، زاد التعرج الهندسي للثقوب الصخرية، مما زاد من تعقيد المسارات ولكن لم يؤثر بشكل كبير على الاستقرار الهيكلي للصخور. يمكن أن يتفاعل ثاني أكسيد الكربون المحقون في طبقات المياه الجوفية من الحجر الجيري مع معادن الكربونات لتكوين حمض الكربونيك، مما يؤدي إلى إنشاء ثقوب الصخرية. يمكن أن تؤثر هذه الثقوب الصخرية على الخواص الميكانيكية للصخور، مثل معامل يونج وقوة الضغط، بالإضافة إلى خواصها البتروفيزيائية، بما في ذلك المسامية والتعرج، والتي يمكن أن تؤثر على استقرار التكوين. تشير النتائج إلى أنه على الرغم من أن عزل ثاني أكسيد الكربون يؤدي إلى تغييرات في البنية الجوهريه للحجر الجيري، إلا أن التغييرات ليست كبيرة بما يكفي للتأثير سلبًا على خواصه الميكانيكية، مما يسلط الضوء على جدوى الحجر الجيري كوسيلة قابلة للتطبيق لتخزين ثاني أكسيد الكربون على المدى الطويل

English Abstract

Carbon geo-storage (CGS) is currently identified as a critical technique for substantially decreasing anthropogenic CO2 emissions released into the atmosphere and mitigating global warming. In CGS, CO2 is injected into subterranean formations such as deep saline aquifers or oil and gas reservoirs, not only for storage but also to enhance hydrocarbon recovery. The effectiveness of CO2 sequestration relies on the deep geologic environment's capacity for storage throughout the duration of the operation. This study investigates the effects of CO2 sequestration on limestone core samples, focusing on changes in porosity, wormhole formation, and geometric tortuosity. In this study, four limestone samples, each measuring 1.5 inches in diameter and 3 inches in length, were aged for 60 days in live brine to simulate sequestration conditions. Results indicate a uniform increase in porosity across all samples, with variations attributed to initial conditions and pre-existing wormhole volumes. Wormhole formation also exhibited a slight increase, yet remained minor enough to minimally impact the overall rock integrity. Additionally, the geometric tortuosity of the wormholes increased, adding complexity to the pathways but not significantly compromising the rock’s structural stability. These findings suggest that while CO2 sequestration induces changes in the limestone's microstructure, the alterations are not substantial enough to adversely affect its petrophysical properties, highlighting the feasibility of limestone as a viable medium for long-term CO2 storage.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Mahmoud, Mohamed
Committee Co-Advisor:	Al-Yaseri, Ahmed
Committee Members:	Farid Ibrahim, Ahmed and Murtada, Al-Jawad and Mustafa, Al-Ramadan
Depositing User:	HANI AL MUKAINAH (g202114050)
Date Deposited:	13 Aug 2024 10:31
Last Modified:	13 Aug 2024 10:31
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143032