Cristin-prosjekt-ID: 565787
Sist endret: 28. september 2021, 17:20

Cristin-prosjekt-ID: 565787
Sist endret: 28. september 2021, 17:20
Prosjekt

Efficient models for Microbially Induced CAlcite Precipitation as a seal for CO2 storage (Project MICAP)

prosjektleder

Svenn Tveit
ved NORCE Energi og teknologi ved NORCE Norwegian Research Centre AS

prosjekteier / koordinerende forskningsansvarlig enhet

  • NORCE Norwegian Research Centre AS

Finansiering

  • TotalbudsjettNOK 9.100.000
  • Norges forskningsråd
    Prosjektkode: 268390

Klassifisering

Vitenskapsdisipliner

Miljøteknologi • Anvendt matematikk

Emneord

CO2 lagring • Numerisk simulering • Matematisk modellering

Kategorier

Prosjektkategori

  • Oppdragsprosjekt

Tidsramme

Avsluttet
Start: 1. juli 2017 Slutt: 31. desember 2021

Beskrivelse Beskrivelse

Tittel

Efficient models for Microbially Induced CAlcite Precipitation as a seal for CO2 storage (Project MICAP)

Populærvitenskapelig sammendrag

Storage of CO2 in North Sea formations can make a significant contribution to mitigate climate change if several gigatonnes per year are stored. The main trapping mechanism for COsequestration is given by caprocks in reservoirs. Faults, fractures, and abandoned wells can create pathways for COto migrate back to the surface. Therefore, it is mandatory to develop methods to ensure the long-term storage of CO2. A promising mechanism for leakage mitigation and remediation is to use biofilms to seal leakage paths via calcite precipitation. This new and sustainable technology is called ‘Microbially Induced Calcite Precipitation (MICP)’.

So far, laboratory measurements and simulation tools have mainly focused on the sub-meter scale. For field-scale application of this method, it is important to design an injection strategy of microbes and chemical components that facilitate sealing of leakage paths at the top of the formation while maintaining the possibility to inject CO2 in the rest of the formation. The complexity of current MICP models and present computer power limit the size of numerical simulations.

In this project we have developed a mathematical model for MICP suitable for field-scale studies. This model includes the following phenomena: attachment of the microbes to the pore walls to form biofilm, growing of biofilm by consumption of substrate, production of calcite by the biofilm, and permeability reduction as a result of calcite formation. The implementation of this model has been done in the ‘MATLAB Reservoir Simulation Tool (MRST)’, a free open-source software for reservoir modeling and simulation (https://www.sintef.no/projectweb/mrst/download/release-notes-for-mrst-2021b/).

Three conference papers, one academic paper, and a report to the Research Council of Norway have been produced in this project. Two of the conducted studies in this project are on diverse injection strategies to prevent and seal leakage paths and the optimization of control variables under uncertainty. Current work is the implementation of this mathematical model using the ‘Open Porous Media (OPM)’ initiative which in turn will allow to perform more computationally challenging simulations (https://opm-project.org).

Tittel

Efficient models for Microbially Induced CAlcite Precipitation as a seal for CO2 storage (Project MICAP)

Populærvitenskapelig sammendrag

Lagring av CO2 i Nordsjøformasjoner kan gi et betydelig bidrag til å dempe klimaendringene hvis det lagres flere gigatonn per år. Den viktigste fangstmekanismen for CO2-oppsamling er et tett lag av leire i toppen av reservoarene. Forkastninger, sprekker og nedlagte brønner kan skape veier for CO2 å migrere tilbake til overflaten. Derfor er det obligatorisk å utvikle metoder for å sikre langsiktig lagring av CO2. En lovende mekanisme for utbedring og begrensning av lekkasjer er å bruke biofilm til å tette lekkasjeveier via kalsittutfelling. Denne nye og bærekraftige teknologien kalles ‘mikrobiell indusert kalsittutfelling (MICP)’.

Så langt har laboratoriemålinger og simuleringsverktøy hovedsakelig fokusert på sub-meter skala. For feltanvendelse av denne metoden er det viktig å utforme en injeksjonsstrategi for mikrober og kjemiske komponenter som legger til rette for forsegling av lekkasjeveier på toppen av formasjonen, samtidig som man opprettholder muligheten for å injisere CO2 i resten av formasjonen. Kompleksiteten til nåværende MICP-modeller og den nåværende datamaskinkraften begrenser størrelsen på numeriske simuleringer.

I dette prosjektet har vi utviklet en matematisk modell for MICP som passer for feltskalastudier. Denne modellen inkluderer følgende fenomener: feste av mikrober til poreveggene for å danne biofilm, vekst av biofilm ved forbruk av substrat, produksjon av kalsitt fra biofilmen, og permeabilitetsreduksjon som et resultat av kalsittdannelse. Implementeringen av denne modellen er gjort i ‘MATLAB Reservoir Simulation Tool (MRST)’, en gratis programvare med åpen kildekode for reservoarmodellering og -simulering (https://www.sintef.no/projectweb/mrst/download/release-notes-for-mrst-2021b/).

Det er laget tre konferansesammendrag, en vitenskapelig artikkel og en rapport til Forskningsrådet i dette prosjektet. To av de gjennomførte studiene i dette prosjektet handler om ulike injeksjonsstrategier for å forhindre og forsegle lekkasjeveier, og optimering av kontrollvariabler under usikkerhet. Nåværende arbeid er implementering av denne matematiske modellen ved bruk av ‘Open Porous Media (OPM)’ initiativet, som igjen vil gjøre det mulig å utføre mer beregningsutfordrende simuleringer (https://opm-project.org).

prosjektdeltakere

prosjektleder

Svenn Tveit

  • Tilknyttet:
    Prosjektleder
    ved NORCE Energi og teknologi ved NORCE Norwegian Research Centre AS
Aktiv cristin-person

David Landa Marban

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved NORCE Norwegian Research Centre AS

Kundan Kumar

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Universitetet i Bergen

Tormod Skauge

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved NORCE Energi og teknologi ved NORCE Norwegian Research Centre AS

Håkon Hægland

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved NORCE Energi og teknologi ved NORCE Norwegian Research Centre AS
1 - 5 av 8 | Neste | Siste »

Resultater Resultater

ad-micp: A module to study CO2 leakage remediation by microbially induced calcite precipitation (MICP).

Landa-Marbán, David; Tveit, Svenn; Kumar, Kundan; Gasda, Sarah Eileen. 2021, NORCE, UIBProgramvare

ad-micp: A third-party module for MRST to study CO2 leakage remediation by microbially induced calcite precipitation.

Landa-Marbán, David; Tveit, Svenn; Kumar, Kundan; Gasda, Sarah Eileen. 2021, MRST Symposium. NORCE, UIBVitenskapelig foredrag

Numerical studies of CO2 leakage remediation by MICP-based plugging technology.

Landa-Marbán, David; Kumar, Kundan; Tveit, Svenn; Gasda, Sarah Eileen. 2021, TCCS-11. NORCE, UIBVitenskapelig foredrag

Numerical studies of microbially induced calcite precipitation at the field scale.

Landa-Marbán, David; Tveit, Svenn; Kumar, Kundan; Gasda, Sarah Eileen. 2021, SIAM Conference on Mathematical & Computational Issues in the Geosciences (GS21). NORCE, UIBVitenskapelig foredrag

Modeling and Simulations of Microbially Induced Calcite Precipitation.

Landa-Marbán, David; Tveit, Svenn; Kumar, Kundan; Gasda, Sarah Eileen. 2020, CMWR 2020. NORCE, UIBVitenskapelig foredrag
1 - 5 av 10 | Neste | Siste »