MODELING GEOCHEMICAL AND GEOMECHANICAL EFFECTS OF CO2 REACTIVE TRANSPORT IN DEEP SALINE LIMESTONE AQUIFER. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MODELING GEOCHEMICAL AND GEOMECHANICAL EFFECTS OF CO2 REACTIVE TRANSPORT IN DEEP SALINE LIMESTONE AQUIFER_V4.pdf Restricted to Repository staff only until 18 August 2025. Download (4MB)

Arabic Abstract

تقيّم هذه الأطروحة فعالية تقنيات الحيازة على الكربون وتخزينه في الخزانات الملحية العميقة، وهي استراتيجية حاسمة لتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. من خلال النمذجة العددية المكثفة، تقوم الدراسة بتقييم آليات التخزين طويل الأمد والاحتجاز لعزل ثاني أكسيد الكربون. تجمع بين معادلات الانتشارية لتدفق ثاني أكسيد الكربون والماء ثنائي الطور مع معادلة بنغ-روبنسون لتقييم السلوك الديناميكي الحراري. يتم استكشاف الاحتجاز المتبقي من خلال التأرجح في علاقات الضغط الشعري بالتشبع، بينما يتم فحص الاستقرار الجيوميكانيكي باستخدام معيار مور-كولومب. تُحلل التفاعلات الجيوكيميائية، وتحديدًا ذوبان وترسيب الكالسيت الناتج عن تفاعل ثاني أكسيد الكربون في الخزانات الجيرية، لتقييم تأثيرها على مسامية ونفاذية الخزان. تقيّم الدراسة أيضًا كيفية تأثير هذه التغييرات الجيوكيميائية على الخصائص الميكانيكية للخزان، مما يوفر رؤى حول التعديلات الهيكلية والحجمية المحتملة. تنمذج الأبحاث خزانًا بمساحة 11.2 كم² مع مسامية ونفاذية متنوعة، مع التركيز على سيناريوهات بمعدلات حقن مختلفة ودرجات حرارة ومستويات ملوحة لتحسين استراتيجيات العزل. تهدف هذه الأعمال إلى تحسين الاستراتيجيات التشغيلية، وتقييم المخاطر، والرصد لتأمين التخزين طويل الأمد لثاني أكسيد الكربون، مع فهم التداعيات الجيوكيميائية والجيوميكانيكية على خصائص الخزان.

English Abstract

This thesis assesses the effectiveness of carbon capture and storage (CCS) in deep saline aquifers as a key method for mitigating greenhouse gas (GHG) emissions. Through extensive numerical modeling, the study assesses the long-term storage and trapping mechanisms of CO₂ sequestration. It combines diffusivity equations for two-phase CO₂-water flow with the Peng-Robinson equation of state for assessing thermodynamic behavior. Residual trapping is explored through hysteresis in capillary pressure-saturation relationships, while geomechanical stability is examined using the Mohr-Coulomb criterion. Geochemical reactions, specifically calcite dissolution and precipitation induced by CO₂ interaction in limestone aquifers, are analyzed for their impact on aquifer porosity and permeability. The study also assesses how these geochemical changes influence the mechanical properties of the aquifer, providing insights into potential structural and volumetric modifications. The research models an 11.2 km² aquifer with varied porosity and permeability, focusing on scenarios with different injection rates, temperatures, and salinity levels to optimize sequestration strategies. This work aims to enhance operational strategies, risk assessments, and monitoring for secure, long-term CO₂ storage, while also understanding the geochemical and geomechanical implications on the aquifer’s properties.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Earth Sciences Petroleum
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Al Jawad, Murtada
Committee Members:	Al Ramadhan, Mustafa and Al Shafloot, Talal
Depositing User:	HAIDAR ALMAJED (g201379430)
Date Deposited:	21 Aug 2024 05:55
Last Modified:	21 Aug 2024 05:55
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143043