Pore-scale experimental investigation of the dry-out effects due to supercritical CO2 injection into saline aquifers

L'anidride carbonica e altri “gas serra" inquinanti che intrappolano il calore sono aumentati continuamente e significativamente nell'atmosfera negli ultimi 100 anni a causa del forte consumo di combustibili fossili. La cattura e lo stoccaggio geologico dell’anidride carbonica (CCS) è una delle soluzioni praticabili per ridurre le emissioni di CO2 nell'atmosfera. Tuttavia, ci sono ancora alcune sfide associate all'implementazione di questa tecnica. Una di queste fenomeno del cosiddetto dry-out indotto dall'iniezione di CO2 secca supercritica in acquiferi profondi, tipicamente fortemente salini, il quale in particolari circostanze porta alla vaporizzazione dell’acqua nel flusso di CO2 e alla precipitazione dei sali nell’intorno del pozzo, diminuendo la porosità e la permeabilità. La conseguenza di, questo fenomeno può influenzerà negativamente l'iniettività del pozzo a causa dell’incremento della pressione del fluido a parità di portata iniettata. Questa tesi si concentra sulla ricerca degli effetti del fenomeno del dry-out sul deterioramento della. Nello studio è stata ha utilizzata la tecnologia microfluidica per condurre esperimenti lab-on-chip con una gestione elettronica de monitoraggio del flusso dei fluidi e delle pressioni e per la valutazione dei cambiamenti di porosità durante l'iniezione di CO2. In questo studio, per determinare come cambia la porosità durante un'operazione di iniezione di CO2, sono state considerate due variabili: 1) portata di iniezione di CO2 e 2) tipi di network di pori (forma e dimensione). Successivamente, i chip microfluidici selezionati (regolari e irregolari) saturati con una concentrazione specifica di sali nella soluzione salina sono stati sottoposti all'iniezione di CO2 cona diverse velocità di flusso (0.05, 0.1 e 0.2 ml/h). Le immagini elaborate dal software Image J insieme all'analisi dei dati hanno dato consentito di fare luce sulle conseguenze della precipitazione salina. Gli esperimenti che utilizzano il chip Physique Rock Strutture hanno rivelato che all'aumentare della portata di iniezione di CO2 si prevede che precipiti più sale all'interno del mezzo poroso. Contrariamente agli esperimenti che impiegavano il chip PRS, la precipitazione salina nel chip Regular era meno evidente all'aumentare della portata di iniezione di CO2. L'indagine sull'effetto della struttura dei pori ha mostrato che la precipitazione salina all'interno del micromodello PRS era significativamente più alta rispetto a quella Regular a causa della forma e della spigolosità dei grani. Pertanto, la precipitazione salina e il deterioramento della porosità erano più evidenti per il chip PRS, probabilmente a causa della presenza di più maggiore di evaporazione e precipitazione sulla superficie dei grani.