Brønnintegritet – nøkkelen til sikker karbonfangst og -lagring

Blogger Malin Torsæter jobber hos SINTEF Petroleum.

Tro det eller ei, men å være opptatt av karbonfangst og -lagring (CCS) er faktisk ensbetydende med å interessere seg for brønnteknologi og brønnintegritet. Ikke bare er brønnene store kostnadsdrivere for CCS, de er også «fengselsvokterne» som hindrer lagret CO₂ i å lekke tilbake til atmosfæren.

Mange ser for seg at brønner ganske enkelt er «sugerør» ned i jordskorpa som brukes til å hente ut olje og gass. I virkeligheten er de komplekse strukturer av stål og sement som ikke bare er petroleumsrelaterte, men som også trengs for å utnytte geotermisk energi og for å få til CO₂-lagring. Og uansett hvorfor man borer en brønn vil man møte mange av de samme utfordringene.

For eksempel vil trykket og temperaturen øke jo lenger ned i bakken man kommer – og man må derfor stabilisere borehullet for å unngå kollaps. Dette gjøres ved å sementere på plass fôringsrør av stål, og fortsette boringen med en litt mindre borkrone. Brønnen ender da opp med en «teleskop-struktur», bestående av stålrør med stor diameter øverst i brønnen – og mindre diameter lenger ned. Det er viktig å huske at disse teleskopene vi bygger innover i jordskorpa aldri vil kunne fjernes, de må ganske enkelt plugges når de har utført sin oppgave. Dette gjøres ved å fylle noen intervaller av brønnen med sement – og krysse fingrene for at det holder tett i evig tid.

I forbindelse med CO₂-lagring er brønner uunnværlige både for å injisere CO₂ og for å produsere reservoarfluider som olje, gass eller vann (for å sikre trykkontroll).

Hvis lagring skal foregå i tømte petroleumsreservoar, eller med økt utvinning som bakteppe, kan det også være mange pluggede brønner tilstede. Og både de aktive og de pluggede brønnene kan i prinsippet føre til lekkasje av CO₂. IPCC skriver i sin spesialrapport om CCS at: «injeksjonsbrønner og forlatte brønner har blitt identifisert som en av de mest sannsynlige lekkasjeveiene i CO₂-lagringsprosjekter» (side 244, egen oversettelse).

Du synes kanskje dette er dyster lesing – men det er faktisk en kjempegod nyhet! Lekkasje langs brønner er nemlig mye enklere å håndtere enn annen type lekkasje. Vi vet nemlig hvor brønnene er, og det finnes teknologi for å reparere og forbedre dem!

Og det er nettopp å forbedre brønnene det forskes på i BIGCCS Task 3.5. Her er målet å undersøke hva som er brukbart av «vanlig» brønnteknologi og -prosedyrer i forbindelse med CO₂-lagring, og hva som bør skreddersys for dette formålet.

Forskerne gjør eksperimenter og beregninger for å studere hvordan, hvorfor og når brønnlekkasjer kan oppstå under CO₂-injeksjon og -lagring. Dette gir nyttig informasjon om hvordan vi kan forutsi og hanskes med slike hendelser, og forhåpentligvis unngå dem. Kanskje kan arbeidet resultere i nye brønnkonstruksjonsmaterialer, nye måter å operere og reparere brønner på, eller nye metoder for sikker brønnplugging?

Forskningen styres av brønneksperter fra SINTEF Petroleum, men arbeidet gjøres i tett samarbeid med CO₂-transport-miljøet ved SINTEF Energi (BIGCCS SP2). De arbeider med å utvikle gode modeller for hvordan CO₂ strømmer vertikalt i brønner. Internasjonale partnere er også involvert, både fra GEUS i Danmark og Lawrence Livermore National Laboratory i USA.