CO2 lagring: Pumpe kald CO2 ned i den varme sokkelen uten at brønnen går i stykker?

Politikere og forskere forsøker å finne ut hvordan vi kan redusere global oppvarming. FNs klimapanel mener karbonfangst- og lagring (CCS) er en svært viktig teknologi for at verden skal lykkes med å nå togradersmålet. Men hvor skal man lagre all CO₂ som er fanget?

CO₂ lagring i Nordsjøen

Dersom Europa skal redusere CO₂-utslipp ved hjelp av karbonfangst og -lagring (CCS), er det behov for store steinformasjoner å lagre den i. I Utsira-formasjonen i Nordsjøen er mulig å lagre rundt 16 milliarder tonn med CO₂. Det er nok til å lagre mer enn halvparten av all CO₂ som skal fanges med CCS i Europa fram til 2050 bare i denne ene formasjonen!

Før CO₂-fangst-anlegg er bygget ut i stor skala i Europa, vil det være relativt små volumer som skal transporteres ut til lagringsplassene. Det betyr at det kan være billigst å transportere CO₂-en på skip, i stedet for med rør som krever store investeringer. Før CO₂ kan transporteres på skip, bør den kjøles ned slik at den kondenserer til væskeform, kanskje så kaldt som -50 ^OC. Noe lignende gjøres allerede i dag på LNG-tankere som transporterer flytende naturgass fra f.eks. Melkøya utenfor Hammerfest.

Kald CO2 får røret til å krympe

Når et CO₂-skip kommer fram til lagringsstedet i Nordsjøen, tømmes det ned i én eller flere brønner som leder ned til reservoaret på flere hundre meters dyp. Men hva skjer i brønnen når du pumper ned CO₂ som holder -50 ^OC ned til et reservoar som er nesten 100 grader varmere? Jo, når kald CO₂ pumpes ned i en varm brønn, vil stålrøret krympe noe mens det avkjøles. Dette røret er støpt fast med sement, som ikke krymper like mye. Dermed kan det oppstå små lekkasjer hvis røret krymper for mye, altså hvis CO₂-en er for kald. Det som også skiller skipstransport av CO₂ fra rørtransport, er at brønnen ikke brukes hele tiden, siden det vil være noen timer eller dagers opphold mellom hver gang et skip losses. Dermed får brønnen tid til å bli varmet opp av de varme steinformasjonene rundt, som gjør at temperaturen varierer mer enn ellers.

Akkurat hvor og hvor store temperaturvariasjonene blir og hvordan dette virker på brønnen, jobber vi på SINTEF Energi og SINTEF Petroleum med å finne ut av, i prosjektet Well Integrity.

• Blogg: Brønnintegritet – nøkkelen til sikker karbonfangst og -lagring

Bedre materialegenskaper gir mer robuste brønner

På Society of Petroleum Engineers’ konferanse i Bergen i april presenterte jeg, sammen med Malin Torsæter og Svend Tollak Munkejord, resultater som viser hvordan temperaturen påvirkes av å bytte ut sement med andre materialer. Sement er materialet som oftest brukes for å støpe brønner, men i framtiden kan det være mulig å bytte ut dette med materialer som har bedre termiske og mekaniske egenskaper. Resultatene viste at valg av materiale kan ha stor betydning for hvor store temperaturvariasjonene blir. Denne kunnskapen kan hjelpe oss å designe, bygge og drive CO₂-brønner på en sikrere og mer effektiv måte.