Udtjente olie- og gasfelter kan få nyt klimavenligt liv som CO2-lagre

Vigtigt link til industrien

Centerets detaljerede forståelse af undergrunden i Nordsøen er en kæmpe fordel, pointerer Charlotte Nørgaard Larsen, for store dele af den dataindsamling, som er nødvendig andre steder, kan man springe over. Det gør det både nemmere og billigere. Så selve centerets historiske rolle som forskningsplatform inden for olie- og gasindustrien giver DTU Offshore et forspring i forhold til at løse nogle af udfordringerne ved CO2-lagring.

”Kombinationen af geologisk viden og ingeniørvidenskab findes ikke andre steder i det danske forskningsmiljø,” forklarer Charlotte Nørgaard Larsen , og så peger hun på endnu et vigtigt element:

”Vi har to håndfulde ansatte med baggrund inden for offshore-industrien, så vi har dette link til industrien. Vi har gennem årene opbygget en rolle, hvor vi sørger for, at forskningen inden for olie- og gasudvinding bliver samlet og kommer ud at blive brugt i industrien. Det er en rolle og en forbindelse, som vi kan udnytte nu til at accelerere CO2-lagring i Danmark.”

De danske kalkreservoirer

Hovedparten af olie- og gasudvindingen fra den danske del af Nordsøen er sket fra kalkreservoirer et par kilometer under havbunden. Her har olien og gassen været lagret i mikroskopiske porer, der gennemkrydser den underjordiske kalk, og som nu kan udnyttes til at deponere CO2. Det skaber en helt særlig problemstilling, når man vil udnytte reservoirerne til CO2-lagring, for når CO2 kommer i forbindelse med vand, så dannes der kulsyre. Da syre opløser kalk, kunne der potentielt opstå problemer med utilsigtet opløsning af kalken, som måske kunne påvirke reservoirets styrkeegenskaber.

Derfor har DTU Offshore udført en række laboratorieeksperimenter, hvor de har pumpet CO2 ind i kalkprøver fra danske olie- og gasfelter under de samme temperatur- og trykforhold, som hersker i undergrunden. Eksperimenterne har vist, at der ikke opstår problemer, som står i vejen for CO2-lagring.

Det tætte lager

En ting er at fylde et reservoir med CO2, men CO2-lageret skal også være tæt for at undgå, at drivhusgassen bare siver ud igen. Her er der to kritiske elementer: boringerne og den tætte bjergart, som ligger lige oven på reservoiret.

Planen er at genanvende nogle af de boringer, som blev anvendt til produktion af olie og gas. Men da det nu er en helt anden type gas, der skal løbe gennem installationerne, skal man sikre, at der ikke sker uheldige reaktioner. Det er især korrosion, dvs. uønskede nedbrydninger af metaller, man er på vagt overfor. I samarbejde med DTU’s faglige miljø inden for byggeri og mekanisk teknologi og Aarhus Universitet bliver der derfor dels udført modelberegninger til korrosionsforudsigelse og dels udviklet en belægning, som kan forhindre korrosionen af borerørene.

I forladte olie- og gasfelter er der tillige mange ældre boringer, som er plomberede med en bestemt type tæt cement. Her er det vigtigt, at cementen forbliver tæt, så den lagrede CO2 ikke siver ud fra kalkens mikroporer og via boringen forsvinder op og ud i atmosfæren igen. Det er et af de forskningsområder, som DTU Offshore også arbejder med.

Olie- og gasfelter har altid en forseglende lerbjergart over selve reservoiret. Det er dette geologiske segl, som har holdt kulbrinterne tilbage i reservoiret i millioner af år, inden vi begyndte at pumpe dem op. Seglet har samme funktion, når reservoiret i fremtiden skal fungere som CO2-lager. Den forskning, som DTU Offshore udfører, har bl.a. til formål at vurdere, om det er muligt at påvirke lerbjergarten, så den kan forstærke tætningseffekten af cementplomberingen omkring de efterladte boringer. Derudover foretager DTU Offshore modelberegninger, som skal vise, om der opstår småfrakturer i den forseglende lerbjergart, når trykforholdene bliver ændret i forbindelse med injektion af CO2.

Men det er ikke kun udtjente olie- og gasfelter, som er i søgelyset. DTU Offshore arbejder ligeledes med at undersøge, om nogle af de såkaldte saline akviferer, altså porøse geologiske lag med saltholdigt grundvand, der optræder mange steder i Nordsøen, kan anvendes til CO2-lagring. Det kan nemlig udvide lagringspotentialet betydeligt.

Overvågning af lagre

Ifølge EU-direktivet om CO2-lagring er der krav om at overvåge lageret, så man ved, om det holder tæt.

”Denne overvågning er helt klart en del af basis for den accept fra borgerne, som skal til, når man begynder at lagre CO2 i undergrunden,” forklarer Simon I. Andersen, som er professor på DTU Offshore.

Der eksisterer ingen metoder til permanent overvågning af CO2-udslip fra CO2-lagre til havmiljøet over store områder. Det skaber et problem. Det kan nemlig være vanskeligt at vurdere, om der er tale om et udslip, eller det er helt naturlige sæsonvariationer, man observerer, når man kun foretager spredte målinger med store tidsintervaller imellem. Derfor har DTU Offshore satset målrettet på at udvikle sensorer til kontinuerte målinger af CO2 ved havbunden.

Valget faldt på en fiberoptisk teknologi, hvor selve sensorerne består af en mikrometertynd belægning af et kemisk stof sammensat af både metal-ioner og organiske molekyler. Mængden af CO2 i belægningen varierer i takt med variationerne i vandets CO2-indhold. Det påvirker samtidig det lyssignal, man sender gennem den optiske fiber, og denne ændring kan så registreres og omsættes til et specifikt indhold af CO2 i havvandet, forklarer professoren.

Det er planen at placere sensorelementer med mellemrum på de lange optiske fibre, som så skal lægges ud på havbunden i et netværk over CO2-lageret. På den måde kan de præcist registrere, hvor et udslip sker – hvis det sker. Denne form for overvågningsudstyr er helt ny, og dele af udstyret er i øjeblikket under patentbehandling.

Vigtigt for klimastrategierne

Birgitte Dalsgaard Larsen, teknisk advisor på DTU Offshore, ser et stort behov for at udnytte DTU Offshores kompetencer i forbindelse med de kommende års CO2-lagringsprojekter.

”CO2-lagring udgør en vigtig del af Danmarks og EU’s klimastrategier. Derfor er der behov for DTU Offshores viden og ekspertise for at løse klimaudfordringerne.”

Det er især på to områder, centeret kan bidrage, påpeger hun:

”Det ene område er at skræddersy arbejdsprogrammer, så de adresserer de mest usikre parametre inden for CO2-lagring. Det andet er at udvikle nye teknologier, så vi sikrer en effektiv og sikker lagring af CO2.”