Mecanismos de Armazenamento de CO 2 em Reservatórios Geológicos

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1 Mecanismos de Armazenamento de CO 2 em Reservatórios Geológicos Rodrigo S. Iglesias FENG/CEPAC/PUCRS 08/08/ Captura e o Armazenamento de Carbono

2 Como o CO 2 é armazenado em subsuperfície? O que acontece com o CO 2 quando ele é injetado? Quais os processo físico-químicos envolvidos? Quais os controles geológicos? Quanto tempo o CO 2 pode ficar armazenado? 08/08/2012 2

3 Agenda Propriedades do CO 2 Interação com o reservatório Mecanismos de armazenamento. Dinâmica dos mecanismos 08/08/2012 3

4 Propriedades do CO 2 Dióxido de carbono: diagram de fases (P-T) 1 bar ( 1 atm) 08/08/2012 4

5 Propriedades do CO 2 Dióxido de carbono: diagram de fases (P-T) 73,8 bar ( atm) ponto crítico 31,1 C 08/08/2012 5

6 Propriedades do CO 2 Dióxido de carbono: diagram de fases (P-T) região supercrítica ponto crítico 08/08/2012 6

7 Densidade Propriedades do CO 2 2,8 kg/m 3 (1 atm/ 0,1 MPa) 08/08/2012 7

8 Viscosidade Propriedades do CO 2 0,013 mpa.s (1 atm/ 0,1 MPa) 08/08/2012 8

9 Propriedades do CO 2 A condição ideal para armazenar o CO 2 no reservatório é no estado supercrítico ou quasesupercrítico 08/08/2012 9

10 Densidade Propriedades do CO 2 Aumento > 70x na densidade 2,8 kg/cm 3 (1 atm/ 0,1 MPa) 08/08/

11 Propriedades do CO 2 Gradiente geotérmico: A temperatura aumenta em média 25 C a cada 1 km 08/08/

12 Propriedades do CO 2 Gradiente litostático de pressão: A pressão em sub-superfície aumenta em média 10 Mpa (10 bar 10 atm) a cada 1 km de profundidade 08/08/

13 Propriedades do CO 2 Dióxido de carbono: diagram de fases (P-T) região supercrítica ponto crítico (73,8 bar; 31,1 C) A uma profundidade superior a 800 m, provavelmente o CO 2 estará em estado supercrítico (800 m 80 bar > 73,8 bar) 08/08/

14 Propriedades do CO 2 A esta profundidade, o aumento de densidade faz com o volume ocupado pelo CO 2 nas condições atmosféricas seja cerca de 30 vezes menor. (kg/m 3 ) 08/08/

15 Interação com o reservatório Miscibilidade: CO 2 pode ser imiscível, parcialmente miscível ou totalmente miscível nos fluidos existentes no reservatório (óleo/gás) 08/08/

16 Interação com o reservatório Diferença de densidade (quando imiscível): conforme os fluidos do reservatório, o CO 2 (densidade ~600 kg/m 3 ) pode migrar para cima ou para baixo água (~1000 kg/m 3 ) flutuação óleo (~800 kg/m 3 ) flutuação gás natural (~150 kg/m 3 ) afundamento 08/08/

17 Interação com o reservatório Molhabilidade: tendência de um fluido em distribuir-se ao longo de uma superfície em presença de outro (imiscível) 08/08/

18 Interação com o reservatório Química: dissolução nos fluidos reatividade com minerais CO 2 (g) CO 2 (g) CO 2 (aq) CO 2 (aq) 08/08/

19 Mecanismos de armazenamento 08/08/

20 Mecanismos de armazenamento Estrutural/Estratigráfico diferença de densidade + rocha selo rocha selo ou capeadora (caprock) baixa porosidade/permeabilidade (ex. argilas) 08/08/

21 Mecanismos de armazenamento Estrutural/Estratigráfico CO 2 Estrutura fechada ( domo ) Hidrostático CO 2 Estrutura aberta Hidrodinâmico 08/08/

22 Mecanismos de armazenamento Estrutural/Estratigráfico 08/08/

23 Saturação residual Mecanismos de armazenamento 08/08/

24 Saturação residual Mecanismos de armazenamento CO 2 Porosidade Permeabilidade Pressão capilar Miscibilidade Molhabilidade CO 2 08/08/

25 Mecanismos de armazenamento Solubilidade (ou iônico) CO 2 (g) CO 2 (aq) CO 2(aq) CO 2(g) CO 2(g) CO 2(aq) 08/08/

26 Mecanismos de armazenamento Solubilidade (ou iônico) sistema carbonático ph: ~ 3,4 08/08/

27 Mecanismos de armazenamento Solubilidade (ou iônico) solubilidade em água: 1.45 g/l (CNTP) (em água do mar: ~15% menor) aquíferos salinos água do mar 08/08/

28 Mecanismos de armazenamento Mineralização Formação de carbonatos Requer: ph médio/alto disponibilidade de cátions (Ca 2+, Mg 2+, Fe 2+,...) dissolução de minerais do reservatório (ex. calcita, magnesita,...) pre-existentes na água de formação 08/08/

29 Mineralização Mecanismos de armazenamento Ca 2+ + CO 2 (g) + H 2 O CaCO 3 (s) + 2H + carbonato de cálcio carbonato de magnésio carbonato de cálcio e magnésio hidroxicarbonato de sódio e alumínio carbonato de ferro 08/08/

30 Adsorção Mecanismos de armazenamento Matéria orgânica (ex. carvão) Forças intermoleculares 08/08/

31 Adsorção Mecanismos de armazenamento 08/08/

32 Dinâmica dos mecanismos mecanismo físico mecanismo físico-químico mecanismo químico 08/08/

33 Dinâmica dos mecanismos 08/08/

34 Obrigado pela atenção contato: 08/08/2012 Captura e o Armazenamento de 34 Carbono

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