Determinación Experimental de la Alteración del Cap-Rock Cementado por Calcita Impura de CO, y Predicciones a Largo Plazo de la Reactividad del Cap-Rock
Autores: Pearce, Julie K.; Dawson, Grant K. W.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Determinación Experimental de la Alteración del Cap-Rock Cementado por Calcita Impura de CO, y Predicciones a Largo Plazo de la Reactividad del Cap-Rock
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Roca de tapa
Co
Minerales
Disolución
Precipitación
Reactividad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
La integridad de la roca de tapa es una consideración importante para el almacenamiento geológico de CO. Si bien se sabe que los fluidos que contienen CO tienen reactividad con ciertos minerales formadores de roca, pueden estar presentes impurezas, incluidos gases ácidos como SOx, NOx, HS u O, en las corrientes industriales de CO inyectadas en diversas concentraciones, lo que puede inducir una mayor reactividad en la roca de tapa que el CO puro. La disolución o precipitación de minerales puede modificar la porosidad o permeabilidad de las rocas de tapa y comprometer o mejorar el sellado. Se reaccionó experimentalmente una muestra de núcleo de roca de tapa cementada con calcita (formación Evergreen, cuenca de Surat) con agua de formación y CO que contenía SO y O a 60 grados C y 120 bar. El pH de la solución se tamponó rápidamente por la disolución del cemento de calcita, con iones disueltos que incluían Ca, Mn, Mg, Sr, Ba, Fe y Si liberados a la solución. Las concentraciones disueltas de varios elementos, incluidos Ca, Ba, Si y S, mostraron una tendencia a la disminución después de 200 h. Se observó una disolución extensa del cemento de calcita con crecimiento de yeso en el espacio poroso formado, y precipitación de barita en las superficies minerales después de la reacción a través de SEM-EDS. También se observó un precipitado rico en sílice y aluminio recubriendo los granos. La modelización geoquímica cinética de los datos experimentales predijo principalmente la disolución de calcita y clorita, con precipitación de yeso, caolinita, goethita, esmectita y barita, y un ligero aumento neto en el volumen mineral (disminución de la porosidad). Para aproximar mejor la química del agua experimental, se requerían las áreas de superficie reactiva de: (1) el cemento de calcita disminuido a 1 cm/g; y, (2) la clorita aumentada a 7000 cm/g. Los modelos se ampliaron y se ejecutaron durante 30 o 100 años para comparar la reactividad de secciones de roca de tapa cementadas con calcita, lutitas, cementadas con siderita o esquisto de la formación Evergreen en la cuenca de Surat, Queensland, Australia, un objetivo propuesto para el futuro almacenamiento a gran escala de CO. La calcita, siderita, clorita y plagioclasa fueron los principales minerales en disolverse. Se predijo que la esmectita, siderita, anhidrita, hematita y caolinita precipitarían, con SO secuestrado como anhidrita, alunita y pirita. Sin embargo, los cambios netos predichos en la porosidad después de la reacción con CO, CO-SO o CO-SO-O fueron mínimos, lo que es favorable para la integridad de la roca de tapa. Sin embargo, se predijo que el secuestro mineral de CO como siderita y anhidrita solo ocurriría en las simulaciones de CO o CO-SO. Esto indica que puede ser necesario un límite en el contenido de O inyectado para optimizar el secuestro mineral de CO, la forma más segura de almacenamiento de CO. Se predijo que las esmectitas se formarían en todas las simulaciones, tienen capacidades de sorción de CO relativamente altas y proporcionan almacenamiento adicional.
Descripción
La integridad de la roca de tapa es una consideración importante para el almacenamiento geológico de CO. Si bien se sabe que los fluidos que contienen CO tienen reactividad con ciertos minerales formadores de roca, pueden estar presentes impurezas, incluidos gases ácidos como SOx, NOx, HS u O, en las corrientes industriales de CO inyectadas en diversas concentraciones, lo que puede inducir una mayor reactividad en la roca de tapa que el CO puro. La disolución o precipitación de minerales puede modificar la porosidad o permeabilidad de las rocas de tapa y comprometer o mejorar el sellado. Se reaccionó experimentalmente una muestra de núcleo de roca de tapa cementada con calcita (formación Evergreen, cuenca de Surat) con agua de formación y CO que contenía SO y O a 60 grados C y 120 bar. El pH de la solución se tamponó rápidamente por la disolución del cemento de calcita, con iones disueltos que incluían Ca, Mn, Mg, Sr, Ba, Fe y Si liberados a la solución. Las concentraciones disueltas de varios elementos, incluidos Ca, Ba, Si y S, mostraron una tendencia a la disminución después de 200 h. Se observó una disolución extensa del cemento de calcita con crecimiento de yeso en el espacio poroso formado, y precipitación de barita en las superficies minerales después de la reacción a través de SEM-EDS. También se observó un precipitado rico en sílice y aluminio recubriendo los granos. La modelización geoquímica cinética de los datos experimentales predijo principalmente la disolución de calcita y clorita, con precipitación de yeso, caolinita, goethita, esmectita y barita, y un ligero aumento neto en el volumen mineral (disminución de la porosidad). Para aproximar mejor la química del agua experimental, se requerían las áreas de superficie reactiva de: (1) el cemento de calcita disminuido a 1 cm/g; y, (2) la clorita aumentada a 7000 cm/g. Los modelos se ampliaron y se ejecutaron durante 30 o 100 años para comparar la reactividad de secciones de roca de tapa cementadas con calcita, lutitas, cementadas con siderita o esquisto de la formación Evergreen en la cuenca de Surat, Queensland, Australia, un objetivo propuesto para el futuro almacenamiento a gran escala de CO. La calcita, siderita, clorita y plagioclasa fueron los principales minerales en disolverse. Se predijo que la esmectita, siderita, anhidrita, hematita y caolinita precipitarían, con SO secuestrado como anhidrita, alunita y pirita. Sin embargo, los cambios netos predichos en la porosidad después de la reacción con CO, CO-SO o CO-SO-O fueron mínimos, lo que es favorable para la integridad de la roca de tapa. Sin embargo, se predijo que el secuestro mineral de CO como siderita y anhidrita solo ocurriría en las simulaciones de CO o CO-SO. Esto indica que puede ser necesario un límite en el contenido de O inyectado para optimizar el secuestro mineral de CO, la forma más segura de almacenamiento de CO. Se predijo que las esmectitas se formarían en todas las simulaciones, tienen capacidades de sorción de CO relativamente altas y proporcionan almacenamiento adicional.