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Fundamentals of monitoring CO2
injected underground
Webinar – 7 November 2013, 0100 AEDT
Vanessa Nuñez
Investigadora Científica Asociada, Gulf Coast Carbon Center
Vanessa Nuñez es una Investigadora Científica As...
QUESTIONS
 We will collect questions during
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 Your MC will pose these
question to the panel of
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Fundamentos del Monitoreo de CO2
inyectado en el Subsuelo

Vanessa Núñez López, M.S., M.A.
vanessa.nunez@beg.utexas.edu
Preguntas clave…
Por qué se requiere un programa de monitoreo?
Para confirmar el almacenamiento permanente de CO2 en forma...
Quién requiere un plan de monitoreo?
En los Estados Unidos:


Las reglamentaciones federales de conteo de gases invernade...
Zonas de Monitoreo
Métodos Geofísicos de Monitoreo
 Estudios sísmicos: repeticiones 3D (sismica 4D)
 Perfil sísmico vertical (VSP)
 Sísmic...
Métodos geofísicos: repeticiones 3D (sísmica 4D)
Métodos geofísicos: perfil sísmico vertical (VSP)

From CO2CRC
Métodos geofísicos: sísmica cross-pozo

Daley et al.
Registros de pozo: herramienta de saturación (RST)
Day 4

Day 29

Day 29

Day 10

Day 142

Day 474

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Tomografía de resistividad eléctrica (ERT)

Monitorea cambios en las propiedades eléctricas de los fluidos de formación
Ca...
Monitoreo de agua potable y zona vadosa

Monitoreo de gas de suelo
Se requiere la caracterización de la zona de
agua potab...
Deformación de superficie: geodesia espacial
(GPS/InSAR)

 Principio: la elevada presión del yacimiento debida a la inyec...
Microsísmica: monitoreo de sísmica pasiva

Fuente: RITE (Nagaoka site)
Ejemplo de campo: SECARB Fase III en Cranfield, Mississippi

3,000 m de profundidad (10,300 ft)
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Cranfield: objectivos generales
Objetivos del programa de asociaciones regionales:
 Predecir la capacidad de almacenamien...
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Cranfield: ubicación geológica

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Cranfield: área detallada de estudio (DAS)
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Cranfield: construcción de pozos de observación en
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Cranfield: repetición de RST en F2
Cranfield: repetición de RST en F3
Cranfield: tomografía de resistividad eléctrica (ERT)
Cranfield: muestreo de fluidos via U-tube

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CONCENTRATION

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Cranfield: sondeo de temperatura distribuida (DTS)
Cranfield: conclusiones
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Mas de 3.5 millones de toneladas de CO2 inyectado se han monitoreado
exitosamente.

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El CO2 s...
Conclusiones generales
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Diversas herramentas se encuentran disponibles para determinar si un proyecto
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Webinar: Fundamentals of monitoring CO2 injected underground

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The Global CCS Institute is pleased to invite you to participate in the last of a three-part webinar series on CO2 storage. This webinar will be presented in Spanish, and is part of the Global CCS Institute's capacity development program with the Mexican Academic Council of Earth Science Schools on the education of carbon capture and storage (CCS).

This webinar will focus on 'Fundamentals of monitoring CO2 injected underground'. The Institute is pleased that Vanessa Nuñez, Research Scientist Associate at the Gulf Coast Carbon Center of the University of Texas at Austin's Bureau of Economic Geology, will be presenting this webinar.

Vanessa serves as Principal Investigator for several applied CCS projects. She holds a BS in Petroleum Engineering from Universidad Central de Venezuela, an MS in Petroleum Engineering from the University of Texas at Austin and an MA in Energy and Mineral Resources also from the University of Texas at Austin. Before joining the Bureau of Economic Geology, Vanessa was a Senior Reservoir Engineer at Chevron Energy Technology's Carbon Storage group, where she served as company representative for several Joint Industry Projects, such as the Weyburn-Midale IEA project. Back in her native Venezuela, she worked as an Instructor Professor at Universidad Central de Venezuela.

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  • Time-lapse seismic images from Sleipner showing vertical slices through the expanding plume in 1994, 2001, 2004 and 2006. The total height of the plume is about 250 metres, with a total width in 2001 of around 2 km. (Images courtesy of BGS involvement in the SACS, SACS2 and CO2STORE projects).
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    1. 1. Fundamentals of monitoring CO2 injected underground Webinar – 7 November 2013, 0100 AEDT
    2. 2. Vanessa Nuñez Investigadora Científica Asociada, Gulf Coast Carbon Center Vanessa Nuñez es una Investigadora Científica Asociada del Gulf Coast Carbon Center, un centro de investigación perteneciente al Bureau of Economic Geology de la Universidad de Texas en Austin. Como tal, ella cumple funciones de Investigadora Principal en varios proyectos aplicados de almacenamiento geológico de carbón. Vanessa posee un título de Ingeniero de Petróleo otorgado por la Universidad Central de Venezuela y dos títulos de maestría, uno en Ingeniería de Petróleo y otro en Energía y Recursos Minerales, ambos otorgados por la Universidad de Texas en Austin. Antes de unirse al Bureau of Economic Geology, ella trabajo como Ingeniero de Yacimientos Senior en el grupo de almacenamiento de carbón de la compañía de investigación y desarrollo de Chevron “Chevron Energy Technology Company”. En ese cargo, Vanessa fue representante de Chevron en varias alianzas industriales, tales como el proyecto Weyburn-Midale IEA, en el que ella formó parte del comité ejecutivo. En su país natal, Venezuela, Vanessa fue profesora de la Escuela de Ingeniería de Petróleo de la Universidad Central de Venezuela.
    3. 3. QUESTIONS  We will collect questions during the presentation.  Your MC will pose these question to the panel of presenters after the presentation.  Please submit your questions directly into the GoToWebinar control panel. The webinar will start shortly.
    4. 4. Fundamentos del Monitoreo de CO2 inyectado en el Subsuelo Vanessa Núñez López, M.S., M.A. vanessa.nunez@beg.utexas.edu
    5. 5. Preguntas clave… Por qué se requiere un programa de monitoreo? Para confirmar el almacenamiento permanente de CO2 en formaciones geológicas Cómo se monitorea? A través de un conjunto diverso de herramientas tanto existentes como novedosas. Son confiables las tecnologías? Si! Pero algunas tecnologías solo pueden ser aplicadas en determinadas condiciones En dónde se monitorea? En la atmósfera (muy complejo!), en la superficie, cerca de la superficie y en el subsuelo Cuándo se monitorea? Antes de la operación, durante la operación, durante el cierre y después del cierre
    6. 6. Quién requiere un plan de monitoreo? En los Estados Unidos:  Las reglamentaciones federales de conteo de gases invernaderos (bajo el Safe Drinking Water Act y el Clean Air Act)  La Agencia de Protección Ambiental (EPA) y el Programa de Control de Inyección en el Subsuelo (UIC). En la Directiva Europea (2009/31/EC):  Traducción de artículo 13: Estados miembros asegurarán que en operador lleve a cabo el monitoreo de las instalaciones de inyección, el complejo de almacenamiento (incluyendo cuando sea posible la pluma de CO2) y el medio ambiente vecino cuando sea apropiado. En Australia bajo el Offshore Petroleum and Greenhouse Gas Storage Act 2006 (Cth):  El plan de localización mantendrá informadas las agencias reglamentarias a un nivel de detalle apropiado… de los resultados de monitoreo continuo y programas de verificación y predicciones de comportamiento a corto, mediano y largo plazo del gas invernadero en la formación de almacenamiento identificada y en las formaciones asociadas. (Memorándum Explicativo)
    7. 7. Zonas de Monitoreo
    8. 8. Métodos Geofísicos de Monitoreo  Estudios sísmicos: repeticiones 3D (sismica 4D)  Perfil sísmico vertical (VSP)  Sísmica cross-pozo  Registros de pozo  Tomografía de resistividad eléctrica (ERT)  Otros
    9. 9. Métodos geofísicos: repeticiones 3D (sísmica 4D)
    10. 10. Métodos geofísicos: perfil sísmico vertical (VSP) From CO2CRC
    11. 11. Métodos geofísicos: sísmica cross-pozo Daley et al.
    12. 12. Registros de pozo: herramienta de saturación (RST) Day 4 Day 29 Day 29 Day 10 Day 142 Day 474 Model perm 10000 Model gas sat. DEPTH FEET 1 Lithology 0 V/V V/V 0 1 RST gas sat. 1 1 5000 5010 5020 5030 5040 5050 V/V Model gas sat. Model gas sat. V/V 0 1 RST gas sat. 0 1 V/V V/V Model gas sat. 0 1 RST gas sat. 0 1 V/V V/V Model gas sat. 0 1 RST gas sat. 0 1 V/V V/V 0 0.4 RST gas sat. 0 1 V/V mD 1 Model porosity RST gas sat. 0 1 V/V V/V 0 Log porosity 0 0.4 V/V 0
    13. 13. Tomografía de resistividad eléctrica (ERT) Monitorea cambios en las propiedades eléctricas de los fluidos de formación Carrigan, C.R., et al., 2009, “Application of ERT for Tracking CO2 plume Growth and movement at the SECARB Cranfield Site”, DOE-NETL Conference Proceedings.
    14. 14. Monitoreo de agua potable y zona vadosa Monitoreo de gas de suelo Se requiere la caracterización de la zona de agua potable antes de la inyección, seguido por muestreos anuales.
    15. 15. Deformación de superficie: geodesia espacial (GPS/InSAR)  Principio: la elevada presión del yacimiento debida a la inyección del CO2 pudiera conducir a un levantamiento medible; fugas a corto plazo pudieran resultar en subsidencia.  GPS (posiciones puntuales, alta resolucion temporal) y InSAR (alta resolución espacial, baja resolución temporal) se pudieran combinar para el monitoreo a largo plazo de sitios de almacenamiento.  InSAR demostrado en proyectos de almacenamiento: InSalah, Algeria (atmósfera seca)  InSAR no demostrado aún en zonas húmedas.
    16. 16. Microsísmica: monitoreo de sísmica pasiva Fuente: RITE (Nagaoka site)
    17. 17. Ejemplo de campo: SECARB Fase III en Cranfield, Mississippi 3,000 m de profundidad (10,300 ft) Capa de gas, anillo de petróleo, acuífero asociado Producción original en los 1950’s Empuje de agua fuerte Cerrado desde 1965 Retornado a presión inicial Iniciada operación de CO2-EOR en 2008 con monitoreo de presión Operado por Denbury Resources. Special Section dedicated to Cranfield in the October issue of the International Journal of Greenhouse Gas Control. http://www.sciencedirect.com/science/journal/17505836/18?utm_source=2013_10_22_Cranfield_Special_Iss ue_News_Flash&utm_campaign=GCCC-News-Flash_2013_10_28_CranfieldIssue&utm_medium=email
    18. 18. Cranfield: objectivos generales Objetivos del programa de asociaciones regionales:  Predecir la capacidad de almacenamiento +/- 30%  Evaluar protocolos para demostrar que es probable que el 99% de CO2 es retenido Objetivos de SECARB Cranfield ‘Early Test’:  Obtener resultados tempranos para el programa de asociaciones regionales  Proveer información temprana a los cuerpos legislativos Objetivos técnicos del SECARB Cranfield ‘Early Test’:  Lograr una seguridad ambiental efectiva  Predecir y monitorear la extensión de la migración de la pluma de CO2 en el intervalo de inyección  Predecir y monitorear la magnitud y el alcance de la perturbación de presión
    19. 19. Tuscaloosa Fm Cranfield: ubicación geológica Tuscaloosa confining system DAS Tuscaloosa D-E reservoir Oil-water contact Based on log annotation and recent side-walls
    20. 20. Cranfield: área detallada de estudio (DAS) Injector CFU 31F1 Obs CFU 31 F2 F1 Arreglo de pozos cercanos para examinar el flujo de fluidos en yacimientos complejos. F2 Obs CFU 31 F3 F3 Above-zone monitoring Above Zone Monitoring 10,500 feet BSL Injection Zone 68m 112 m
    21. 21. Cranfield: construcción de pozos de observación en el DAS 2 7/8” tubing U-tube sampler 1/4 “SS Construcción de sísmica cross-pozo Monitoreo lejano por microsísmica, P&T, monitoreo químico, sísmica convencional. Seismic sources/receivers BHP+ T Casing-conveyed pressure sensor 200’ ERT – 20 electrodes Fiberglass non-conductive casing Tuscaloosa DE 100’ Distributed temperature and heater loop
    22. 22. Cranfield: tomografía cross-pozo (linea base) F3 F2 West F1 East 112 m
    23. 23. Cranfield: perfil cross-pozo z-seis F3 F1 (Injection) F2 Linea base Sep. 2009 Nov. 2010 0.0 140 Inter-well Distance (ft) 367
    24. 24. Cranfield: repetición de RST en F2
    25. 25. Cranfield: repetición de RST en F3
    26. 26. Cranfield: tomografía de resistividad eléctrica (ERT)
    27. 27. Cranfield: muestreo de fluidos via U-tube 100% 90% CH4 CONCENTRATION 80% 70% 60% 50% 40% CO2 Originally brine methane saturated Breakthrough of of CO2 Double injection rate Additional flow paths – more methane extracted 30% 20% 10% 0% 11/29/09 0:00 12/4/09 0:00 12/9/09 0:00 12/14/09 0:00 12/19/09 0:00 12/24/09 0:00 12/29/09 0:00 1/3/10 0:00 SAMPLING TIME Un tubo de diámetro pequeño colecciona muestras de fluidos con trazadores intactos, mediante levantamiento de N2. La disolución de CO2 en el agua libera CH4 disuelto.
    28. 28. Cranfield: sondeo de temperatura distribuida (DTS)
    29. 29. Cranfield: conclusiones  Mas de 3.5 millones de toneladas de CO2 inyectado se han monitoreado exitosamente.  El CO2 se ha retenido en la zona de inyección, incluso en un area de19431944 pozos.  La dirección del flujo y la elevación de presión se pronosticaron dentro del rango de incertidumbre.  El CO2 fluyó por sendas preferenciales a lo largo de canales fluviales. Varias herramientas de imágenes apoyan esta teoria de flujo preferencial.  El CO2 fluyó buzamiento abajo, indicando que las fuerzas flotantes no dominaron el flujo a la escala de pozo utilizada en el experimento.  Nuestro programa de monitoreo estuvo basado en la evaluacion de riesgos y fue diseñado para proveer confiabilidad en el almacenamiento geológico de carbono.  Esperamos que el aprendizaje, tanto en las areas exitosas como en las débiles, sea relevante en proyectos futuros.
    30. 30. Conclusiones generales • Diversas herramentas se encuentran disponibles para determinar si un proyecto de inyección esta ejecutando correctamente. Casi todas estas herramientas han sido probadas extensamente en operaciones similares y actualmente estan siendo probadas en sitios de almacenamiento de CO2. • No existe una combinación única de herrameintas para proyectos comerciales. Los programas de monitoreo en aplicaciones comerciales deben ser diseñados específicamente para cada proyecto. • La presión de yacimiento en la zona de inyección es un indicativo conocido de la respuesta del yacimiento y provee datos que ponen a prueba la veracidad de los modelos. • Los datos de presión medidos a alta frecuencia son muy valiosos por cuanto documentan los cambios de presión durante el periodo transiente inicial, los cuales no son visibles en mediciones a baja frecuencia. • Las mediciones repetidas de saturación de CO2 muestran complejidades no tradicionalmente incluidas en el cotejo de historias. • El monitoreo de la zona de agua potable debe basarse en los protocolos clásicos existentes para sitios contaminados.
    31. 31. QUESTIONS / DISCUSSION Please submit your questions directly into the GoToWebinar control panel. The webinar will start shortly.
    32. 32. Certificate of Participation/ Certificado de participación Si usted gusta recibir un ‘Certificado de participación’ por haber participado en esta serie de webinars, por favor dirija un email a alice.gibson@globalccsinstitute.com con su nombre y la lista de los webinars en los que participó (ejemplo: el primero, segundo y/o tercer webinar). The webinar will start shortly.
    33. 33. Please submit any feedback to: webinar@globalccsinstitute.com

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