Assessment of submarine channels for CO₂ storage in the deep Taranaki Basin, New Zealand. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (Masters Thesis) Maryam Sani - Thesis Report.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 23 December 2025. Download (5MB)

Arabic Abstract

إن قضية التغير المناخي تتطلب بشكل ملح تنفيذ أساليب فعالة لالتقاط انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المتزايدة وتخزينها في التكوينات الجيولوجية تحت الأرض بشكل ءامن. وقد تم استكشاف وتقييم العديد من الخيارات، بما في ذلك طبقات الفحم غير المستخرجة، وخزانات النفط والغاز المستنفدة، وخزانات المياه الجوفية المالحة، والتكوينات البازلتية. وباعتباره الحوض الوحيد المنتج، فإن حوض تاراناكي في نيوزيلندا أصبح منافسًا رئيسيًا في مثل هذا المشروع الواعد لالتقاط وتخزين الكربون. مثل هذه المشاريع لا تجعل استهلاك الوقود الأحفوري الهائل في المنطقة جيدًا فحسب، بل هي أيضًا تساهم على حد سواء مع الالتزام التشريعي من قبل أوتياروا نيوزيلندا بخفض انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري العالمي حتى يصل إلى الصفر بحلول عام 2050، باستثناء الميثان الحيوي. هذه الدراسة هدفت الى استكشاف جدوى استخدام القنوات البحرية لتخزين ثاني أكسيد الكربون، مع الأخذ في الاعتبار وجودها الواسع في حوض تاراناكي. وذلك من خلال دمج السجلات الزلازل ثلاثية الأبعاد والصوتية لتوصيف خصائص الخزان والتوصيلية وتقييم سلامة الختم وهندسته. أظهر التحليل الصخري الفيزيائي أن متوسط المسامية الفعالة داخل التكوين يتراوح من 15 إلى 22٪، ونفاذية متوسطة تتراوح بين 30 و195 مللي دارسي للخزان، ومسامية فعالة تتراوح من 3 إلى 5٪. بينما تتراوح النفاذية من 0.1 إلى 0.4 مللي دارسي لصخور الغطاء. تُظهر هذه النتيجة توزيعًا مثاليًا للمسامية والنفاذية في الطبقة الحاملة للسوائل في الخزان، مما يقلل بشكل كبير من هذه المعاملات كلما اقتربنا من صخور الغطاء. تُظهر النماذج ثلاثية الأبعاد للسحنات الصخرية تباينًا طفيفًا في توزيع السحنات عبر الخزان، مع وجود سحنات الحجر الرملي بشكل رئيسي داخل القنوات حيث توجد الرواسب الفيضية، تسهم التغايرات الرأسية في هذه القنوات في تكوين حواجز غير منفذة داخل التكوين مما يجعلها مناسبة لتخزين ثاني أكسيد الكربون. تُظهر نتائج الهندسة الجيوميكانيكية أن الجيومتريا الخاصة بصخور الغطاء بأنها تتميز بالاستمرارية على مستوى الخزان، دون وجود تهديد يُذكر من البُنى المتسببة في التسرب. كما أظهرت النماذج للفوالق المستقرة نسبة ميلان طفيفة للتصدع بلغت 0.11%، ونسبة تمدد بمتوسط 0.5%، مع هامش تحمل يصل إلى حوالي 2000 رطل لكل بوصة مربعة. تشير هذه النتائج إلى قدرة الفوالق على تحمل الضغوط الناتجة عن حقن ثاني أكسيد الكربون دون خطر التسرب أو فقدان الاحتواء، بفضل الغطاء القوي واستقرار الفوالق. ورغم أن هذا النهج البحثي لا يركز على استكشاف قابلية القنوات البحرية العميقة لتخزين ثاني أكسيد الكربون، إلا أنه يُكمل الدراسات القائمة ويضمن التخزين الدائم للغاز. كما يشمل البحث دراسة استراتيجية وعلمية تهدف إلى تخفيف تأثيرات تغير المناخ من خلال تدخلات مستندة إلى بيانات دقيقة ومدروسة

English Abstract

The pressing issue of climate change has necessitated implementing effective methods for capturing and safely storing excess CO2 emissions in underground geological formations. Several options have been explored and evaluated, including unmined coal seams, depleted oil and gas reservoirs, saline aquifers, and basaltic formations. Being the single-producing basin, the Deep Taranaki Basin of New Zealand has become a central contender in such an ambitious carbon capture and storage (CCS) project. This initiative does not only make the region's vast fossil fuel consumption good. Still, it is also on par with the legislative commitment by Aotearoa New Zealand to net zero greenhouse gas emissions by 2050, except for biogenic methane. This study explores the feasibility of utilizing submarine channels as CO2 storage, considering their extensive and thick presence in the Taranaki Basin. We integrated 3D seismic and sound logs to characterize the reservoir property and connectivity and evaluate seal integrity and geometry. The petrophysical analysis shows an average effective porosity within the formation ranges from 15 to 22%, an average permeability falling between 30 mD and 195 mD for the reservoir, and an effective porosity varying from 3 to 5%. Permeability ranges from 0.1 to 0.4 mD for the seal. This result shows a perfect distribution of porosity and permeability across the reservoir interval, drastically decreasing these parameters as we approach the seal. The 3D models of facies show a slight heterogeneity in the facies distribution across the reservoir, with sandstone facies majorly within the channels and where you have the overbank deposits, with the vertical heterogeneity in the channels creating intraformational seals that are favorable for CO2 storage. The seal geometry displays regionality across the reservoir, with no significant leakage structure threat; the result of the geomechanical modeling of the fault stability also shows a value of 0.11% for the slip tendency and an average value of 0.5% for the dilation tendency and a distance to failure range of about 2000 psi. These results suggest that the faults can tolerate the pressures brought on by CO2 injection without running the danger of leakage or loss of containment because of a strong seal and fault stability. This research approach would not show the potentiality of submarine channels for storing CO2 but would complement existing formations and ensure the permanent storage of CO2 gas. It will also include an inquiry into the scientific type and strategic intervention aimed at mitigating the impacts of climate change through informed data-based interventions.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Earth Sciences
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	Waheed, Umair
Committee Members:	Koeshidayatullah, Ardiansyah and Soupios, Panteleimon
Depositing User:	MARYAM MAIGANA (g202215500)
Date Deposited:	25 Dec 2024 10:05
Last Modified:	26 Dec 2024 04:50
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143145