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“Almacenamiento geológico de
CO2: planta tecnológica de desarrollo de
Hontomín (Burgos)"
CIUDEN
Andrés Pérez-Estaún
Profesor de Investigación
del CSIC
 Almacenamiento geológico de CO2 : Tipología
 Propiedades del CO2. El CO2 supercrítico
 Procesos asociados al almacenamiento
 Experiencia existente
 La Planta de desarrollo tecnólogico de
almacenamiento de Hontomín (CIUDEN):

- Caracterización

- Fondos de referencia y monitoreo

- Experimentos y desarrollos
CARACTERÍSTICAS DE LA PLANTA DE ALMACENAMIENTO
Rocas almacén y sello:
El ejemplo del petróleo y los almacenes naturales de CO2.
Trampas
Procesos asociados al almacenamiento
Atrapamiento CO2, en la roca almacén:
Estructural
No puede ascender, se lo
impide la roca sello
Residual
Queda retenido en sus poros.
Capilaridad
Disolución
Se va disolviendo en el agua de
esta roca y tiende a hundirse
Mineral
Va reaccionando con esta roca
formando minerales que rellenan
sus poros.
Mil cuestiones geoquímicas
IDAEA
CSIC, UPC
Flujo y flotación
J. Carrera, 2011. Procesos hidromecánicos que afectan al almacenamiento
geológico del CO2
Fingering de la salmuera
Hidalgo et al., 2009. Effect of dispersion on the onset of convection during CO2
sequestration. J. Fluid Mech. vol. 640, pp. 441–452
Almacenamiento geológico industrial de CO2
“Ciclo de vida”
Pre-operacional
Postoperacional
Operacional
Pozos de inyección
y de monitorización
Selección y caracterización del
emplazamiento
Transferencia
al Estado
Traspaso de
responsabilidad
al Estado
Inyección en la
roca almacén
Pozos de monitorización
Almacenamiento
Clausura
Transferencia
Gallastegui, 2007
IGME-CIEMAT
Experiencia existente
PROYECTOS DEMOSTRACIÓN
INTERNACIONALES:
-Weyburn
-Sleipner
-In Salah
-Frio
-Wattenfall, Altmark
-Ketzin
-Nagaoka
-Lacq
In Salah
-....
Weyburn
KETZIN, Alemania
CO2SINK
SLEIPNER
El proyecto CIUDEN
Programa CIUDEN
• Demostrar/promover la viabilidad del
almacenamiento geológico de CO2 desde el punto
de vista medioambiental y económico.
-Modelado y comportamiento del CO2 en un acuífero salino,
incluyendo la integridad del almacenamiento, la seguridad y las
metodologías y técnicas de verificación.
-Identificación y caracterización de un reservorio (Planta de
Desarrollo
Tecnológico
de
Almacenamiento)
para
la
experimentación en almacenamiento de CO2 en un acuífero
salino.
- Desarrollo de las metodologías y tecnologías necesarias para la
caracterización de un reservorio, la inyección de CO2 en el mismo
y su monitoreo posterior.
CIUDEN - Programa de Almacenamiento geológico de CO2
2006
2007
Lab
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
Distribución y destino del CO2 : Procesos-Modelado-Experimentos
Almacenes y sellos
Estudios
regionales
Investigación en análogos naturales
Monitoreo y verificación (desde los fondos de referencia al cierre)
Caracterización
Geológico-estructural
Diseño yConstrucción
Planta
Selección de
la Planta
Planta desarrollo tecnológico
Inv. en ingeniería de almacenamiento
y técnicas de monitorización
Verificación
Evaluación del comportamiento y seguridad a largo plazo
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
La Planta de Desarrollo Tecnólogico
de Hontomin:
Modelo de estudio de una planta industrial
- selección
- caracterización
- monitorización
Planta Desarrollo TecnológicoHontomín
A partir de un
aselección
realizada en la
Cuenca VascoCantábrica
Actuaciones en el territorio
coordinadas con autoridades
locales y la población
Ayoluengo
Hontomín
Burgos
MATAPORQUERRA
Reservorios y sellos
AYOLUENGO
Campo petrolero
HONTOMIN
PDT
Burgos
50 km
Cretácico Superior
Calizas
dolomíticas,
Calizas
margas
Dolomitizaciones
Calizas arenosas
y margosas
Cenozoico
Depósitos aluviales
Carcedo Facies
Bureba Facies
Bureba, facies
marginales
Quinta et al., 2010. UB-Geomodels
Sondeos existentes
(H1, H2, H3, H4)
y
Sondeos a realizar
(H5, H6, H7)
0m
500 m
Sello
techo
Transició
n
1 cm
Reservorio
1000 m
Sello base
Lias – Dogger, margas y
pizarras bituminosas
Sello 1
Almacén 1
1500 m
Jurassic , calizas
1415 – 1487 m
UB-Geomodels
1 cm
Datos de los sondeos
pre-existentes
Porosidad del
reservorio
Calizas Jurásicas
H2
Marquez & Jurado, 2011. ICTJA-CSIC
925 a 1500 m
Logging Hontomin 2
Marquez & Jurado, 2011. ICTJA-CSIC
Roca sello
Marquez & Jurado, 2011. ICTJA-CSIC
Caracterización (y monitoreo…)
PDT
PDT Caracterización 2009-2011
Cartografía geológica y estructural
Estudios petrofísicos
3D sísmica
Estudios estructurales
Estudio electromagnético
Gravimetría de alta resolución
Modelo geológico 3D
Hidrogeología e hidrogeoquímica
Emisión natural de gases
Sismicidad
Estudio geotérmico
Deformación de la superficie
Biodiversidad vegetal,
Bio-indicadores
Fondos de referencia
Caracterización: estudios estructurales
TDP
SISMICA
1 km
Adquisición sísmica 3D
Puntos de vibración y disparo
H-2 sondeo
existente
I
H-5
H-6
S
H-2
S fuente seismovie
IJA-CSIC
950 ms
TWT
IJA-CSIC, UB - Geomodels
Iluminando el interior
de la Tierra con la
energía del Sol (viento
solar).
Resistividad eléctrica
de las rocas
UB- Geomodels
Adquisición
magnetotelúrica
Ogaya et al., 2010. UB- Geomodels
Gravimetría y
gravimetría de
alta resolución
IGME
Estudios
Petrofísicos
(reservorio y sello)
U. Oviedo, IGME,
GEA, CIEMAT
Fondos de referencia y monitoreo
TDP
EVOLUCION PIEZOMÉTRICA
Hidrogeoquimica regional
caracterización HONTOMIN
Hidrogeología
CIEMAT
AITEMIN
Monitoreo emisión de gases:
Fase PRE-INJECTION
- Estimación del fondo de referencia del CO2 (y otros gases)
- Identificación de posibles fugas
- Estudios Isotopicos - C
De Elio et al., 2011
De Lio et al., 2010. UPM- Amphos 21
4
6
2
6
10
8
10
14
16
12
4
6
14
12
4
10
2
12
8
De Lio et al., 2010. UPM- Amphos 21
Evaluación de los efectos medioambientales asociados a la
inyección de CO2 en acuíferos salinos profundos.
BIOINDICADORES
• Objetivo: Efectos sobre los
ecosistemas superficiales: Proyecto
PISCO2.
• Iniciar ensayos y evaluar el impacto
en los distintos biotopos. Aplicación
de bioindicadores obtenidos para su
uso en la Planta Tecnológica de
Hontomín.
U. León, Amphos, AITEMIN
PISCO2 project: Controlled CO2 injection in 4×4×2,5 m cells for bioindicator
research. Experiments starting in November 2011 using 18 cells.
Gas sampling
Rhizosphere
0.5 m
Watering system
Top soil
Sampling tubes (CO2, CH4, O2)
2.5 m
1.7 m
CO2 injection
Embedded sensors
(T, pH)
Quartz sand
Injection grids
Draining pump
0.3 m
Gravel
Piezometer
Concrete liner
4m
U. León, Amphos, AITEMIN
Situación de la obra de
construcción (junio 2011)
MEDIDAS DE DESPLAZAMIENTO
Sensores:
-Extensométros
-Inclinómetros
-SAR
Sello
Integrar medidas en pozo
con superficiales y
satelitales
Almacén
(Rutqvist et al., 2009)
Medidas de desplazamiento
DInSAR - existing reflectors - Hontomin
Ground-based SAR (GBSAR) + DInSAR
I Geomática
IJA-CSIC/ CGG Veritas
IJA-CSIC/ CGG Veritas
Red sísmica superficial
(receptores de longitud
de onda corta y larga)
o Sismología pasiva
o Sismicidad inducida
o 4D
IJA, CSIC
MONITORIZACIÓN
Microsismicidad
Soultz
Soma et al.,2007
Sondeos: instrumentación
Se necesita instrumentar los pozos para conocer
respuesta del sistema
• Forma de “burbuja”: ERT, Sísmica
• Respuesta hidráulica: Presión en formación
• Respuesta mecánica: Extensómetros, Presión
en sello, red obs. sísmica, radar
• Respuesta química: muestreo en obs. e iny.
• Respuesta térmica: sensores de temperatura
Localización de sondeos. PDT Hontomin
H5: pozo de inyección (IW)
H6: pozo de monitoreo
(GPHS, GeoPHysical
System)
H5
H7: pozo de monitoreo
(IW)
(Multi Level System)
H6
(GPHS)
74 m
26 m
80 m
40 m
H7
(MLS)
N
Desarrollo de instrumentación en sondeos
Downhole seismic monitoring system
Sistema de adquisición de datos sísmicos:
40 niveles con receptores
H-7
400 m
Seismic inversion of CO2 distribution at Sleipner (Cooper, 2009). Geological variability causes CO2 plumes to be
complex, which favors CO2 dissolution and relieves some of the geochemical aggression over the caprock .
Geofísica para verificación, control
Sísmica 3D y 4D
Tomografía resistividad
eléctrica (ERT)
Trazado del CO2 inyectado
Muestreo suelo y acuíferos
Courtesy Robin Newmark, LLNL
http://geosciences.llnl.gov/esd/ert/
Ubicación del Centro de Interpretación y la Planta de
Desarrollo Tecnológico
Recinto de
los
sondeos
Edificios modulares para
almacén,
oficinas y talleres
Centro de
Interpretación
H-6
H-5
Control y
bombas de
aguas
H-7
Balsas de geotextil
para tratamiento de
aguas
Aparcamiento
Planta de inyección de
CO2
Vía de acceso
N
0
200 m
0
100
Programa preliminar para
la PDT de Hontomín
PROGRAMA PRELIMINAR PARA LA PLANTA DE DESARROLLO
TECNOLÓGICO DE ALMACENAMIENTO DE CIUDEN
A. Estrategias de inyección para incentivar la disolución del CO2 en la salmuera:
-1. Metodologías y técnicas para provocar convección durante la inyección. La convección es
fundamental para acelerar la disolución .
-3. Ensayar la inyección del CO2 en diferentes fases. Eficiencia de la inyección de CO2 ya
disuleto.
B. Experimentos de remediación. Uso de diferentes compuesto para el sellado de fallas.
Cuantificación de posibles fugas.
C. Cuantificación del CO2 atrapado y evaluación de los diferentes mecanismos de
atrapamiento. Consecuencias en la estimación de la capacidad del reservorio.
D. Efectos de la presurización durante la inyección en el comportamiento hidro-mecánico del
sello.
E. Desarrollo de nuevas técnicas geofísicas (y no geofísicas) de coste razonable para la
caracterización y monitorización de los almacenamientos.
Consorcio público-privado
Almacenamiento Geológico de CO2
Universidades
Universidad
de Oviedo
Instituciones Nacionales
Compañias
Miembros industriales
Centros tecnológicos
CNR
INGV
AMPHOS21
GRACIAS