EOI · 09/06/2011 · http://a.eoi.es/5x

1. EVITANDO EL CALENTAMIENTO GLOBAL:
CAPTURA, VALORIZACIÓN Y
ALMACENAMIENTO DE CO2
Almacenamiento geológico
Roberto Martínez Orío. Grupo de Almacenamiento de CO2
Madrid, 4 de Mayo de 2011

2. Tipologías de almacenamientos geológicos
1. Reservorios de petróleo y gas agotados
Petróleo y gas
2. Uso del CO2 de para la recuperación de petróleo
Inyección de CO2
3. Acuíferos salinos profundos CO2 almacenado
4. Capas de carbón profundas no explotables
5. Uso del CO2 para la recuperación de metano
6. Otras opciones de almacenamiento de CO2
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 2

3. Peculiaridades del caso español
CANTÁBRICA
• Escasez de yacimientos de
EBRO-PIRINEO hidrocarburos y de información
exploratoria de detalle
DUERO, ALMAZÁN
• 1 sondeo profundo / 1.000 Km2
IBÉRICA • Extensas cuencas sedimentarias
MADRID-DEPRESIÓN INTERMEDIA
con presencia de acuíferos salinos
profundos
BÉTICAS,GRANADA,GUADIX/BA • Necesidad de desarrollo de
ZA, MURCIA/ALMERÍA
abundante actividad exploratoria
• Potencial comparativamente
GUADALQUIVIR-
GOLFO DE CÁDIZ
reducido en cuencas de carbón
• Lejanía geográfica de los grandes
depósitos de hidrocarburos
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 3

4. El Proyecto GeoCapacity (Assessing European Capacity for Geological
storage of CO2)
OBJETIVO:
Determinación de la Capacidad Europea
Determinación de la Capacidad Europea
de Almacenamiento Geológico de CO2
de Almacenamiento Geológico de CO 2
Proyecto europeo financiado por el VI
Programa Marco
Duración: 3 años (2006 – 2009)
Capacidad europea estimada: 117 Gt de
CO2
Capacidad española estimada: 23 Gt de
CO2
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 4

5. El Proyecto GeoCapacity (Assessing European Capacity for Geological
storage of CO2)
Total
CO2 Storage
Area VOLUME estimated CO2
Structure 2 Thickness density 3 efficiency
(m ) 3 (m ) storage
(kg/m ) factor
capacity (Mt)
Guadalquivir_1 1,10E+08 25 726 4,08E+08 40 159,33
Guadalquivir_2 1,10E+08 100 726 2,80E+09 40 956,00
Guadalquivir_3 8,16E+07 100 828 1,25E+11 40 216,16
Guadalquivir_4 8,80E+07 30 828 8,89E+08 40 236,09
Guadalquivir_5 9,33E+07 75 700 6,58E+08 40 156,81
Guadalquivir_6 3,85E+08 60 666 7,92E+08 2 46,10
Guadalquivir_7 1,57E+10 40 744 1,51E+11 2 2240,31
Gibraltar 6,35E+09 120 676 5,34E+10 2 721,44
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 5

6. Plan de selección de formaciones y estructuras con potencial de
almacenamiento de CO2
• Partición del territorio
CD PE en 4 zonas de cuenca +
cadena
• Recopilación y
IT
modernización de
formatos de información
geológica, geofísica y de
sondeos
BT • Determinación de las
formaciones objetivo
(pares almacén/sello)
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 6

7. Plan de selección de formaciones y estructuras con potencial de
almacenamiento de CO2
• Definición de los
horizontes de
referencia a escala
regional
• Hipótesis de
funcionamiento
hidrogeológico de
las cuencas
• Análisis petrofísico
de sondeos
profundos
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 7

8. Plan de selección de formaciones y estructuras con potencial de
almacenamiento de CO2
Identificación y modelización de
estructuras a escala local
10º Congreso Nacional del Medio Ambiente
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 8

9. Plan de selección de formaciones y estructuras con potencial de
almacenamiento de CO2
• Establecimiento de
criterios de valoración de
las estructuras
identificadas en términos
técnicos, ambientales y
sociales 1
2
• Jerarquización y 3
priorización de las --
estructuras --
n
• Continuación de los
trabajos para desarrollar
metodologías
económicas de
exploración
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 9

10. Comportamiento del CO2 en el almacén
Una vez se ha inyectado el CO2 en el
almacén:
– Tiende a ascender y quedarse atrapado en una
capa impermeable (structural trapping)
– Queda adherido en pequeños poros (residual
trapping)
– Se disuelve lentamente en agua (dissolution
trapping)
– Reacciona con otros solutos y CAP ROCK
– se mineraliza (mineral trapping)
Escala de poro
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 10

11. Cantidad de CO2 almacenado
Los mecanismos de entrampamiento tienen distintas escalas de tiempo
2.5E+07
Mineral
Tonnes of C O2 trapped
2.0E+07 Supercritical
Dissolved
1.5E+07
1.0E+07
5.0E+06
0.0E+00
1 10 100 1000 10000
Time (years)
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 11

12. RIESGOS Y MECANISMOS DE ESCAPE
¿Es seguro el almacenamiento de CO2 en el subsuelo?
RIESGOS MUNDIALES (contribuyen al cambio climático): Riesgos de fugas de menos de 1 % para 100 años
RIESGOS LOCALES (riesgos para los seres humanos, ecosistemas y aguas subterráneas): Fallos en pozos de
inyección o fugas ascendentes en pozos abandonados (técnicas para la contención de erupciones de pozos), o fugas a
través de fallas o fracturas que han sido detectadas (caracterización del diseño, diseño minucioso del emplazamiento,
métodos para la pronta detección de fugas).
Posibles rutas de fugas y técnicas de saneamiento para el CO2 inyectado en formaciones salinas. La técnica
de saneamiento dependería de las posibles rutas de fugas identificadas en un depósito (por gentileza del
CO2CRC)..(“Carbon Dioxide Capture and Storage, special report 2005”, IPCC)
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 12

13. Riesgos principales
• Sobrepresión del
almacén. Colapso
de roca
• Fugas en las
capas superiores o
a la atmósfera a
través del sello,
pozo o fallas
BRGM
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 13

14. Impacto de una fuga de CO2
En la vegetación:
– Depende de la concentración y de la extensión.
Sobre animales y humanos:
– Sólo en grandes concentraciones es letal
Se produce sólo si las fugas son en espacios cerrados (bodegas) o
depresiones del terreno
CO2<2%
Escape natural de gas en Latera
(Italia)
El impacto del CO2 en la
CO2>90% vegetación se restringe a una área
determinada
CO2>40%
CO2GeoNet
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 14

15. ¿Por qué monitorizar?
1. Los emplazamientos deben poder demostrar
que la actividad de almacenamiento está de
acuerdo a los estándares y lo seguirá estando
en el largo plazo.
2. Los operadores deben conocer lo que ocurre
en el subsuelo para que el almacenamiento sea
eficiente
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 15

16. Fases y tiempos de una inyección a escala industrial
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 16

17. Métodos y objetivos del monitoreo
CO2GeoNet
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 17

18. Monitoreo de superficie
GPR ERT
Gun Seismics Soil gas
Gas flux
EMS
Remote sensing EM31 Gravity
CO2GeoNet
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 18

19. Monitoreo de almacenes
Es complicado obtener una imagen de lo que
sucede a 1 Km de profundidad
– Medidas en pozo (presión, pH, composición
química...): Información puntual
– Líneas sísmicas: pueden aportar imágenes 2D y 3D
de lo que sucede en el subsuelo
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 19

20. Sleipner: Imágenes sísmicas
Statoil
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 20

21. MONITORIZACIÓN Y VERIFICACIÓN
Almacenamiento de CO2 en un acuífero salino en Ketzin
Diseño y proceso de la inyección Monitorización y Verificación a lo largo
de los dos pozos de observación
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 21

22. Simulación de una inyección
BRGM
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 22

23. Retos
• Modelización: Se necesita más fiabilidad en los
modelos predictivos de qué evento ocurrirá en el
reservorio y en qué momento lo hará
• Monitorización: Determinar la estrategia más
efectiva técnica y económicamente (coste vs
conocimiento adquirido)
• Simulación: Verificar la aplicación de los
modelos predictivos en almacenes reales
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 23

24. Proyecto Sleipner
Source: SEED
En 1991 Noruega introduce un impuesto sobre el
CO2 para reducir las emisiones de sus campos de
hidrocarburos.
StatoilHydro separa CO2 del gas natural, empleando
tecnología de aminas
El CO2 inyectado en acuíferos salinos (Fm. Utsira),
de 800 m a 1000 m bajo el fondo marino
~1Mt CO2 anuales desde 1996 Source: Ringrose, 2009
> 13 Mton inyectadas hasta el momento
La estimación de CO2 inyectado a lo largo de todo el
proyectos es de: 20 Mt
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 24

25. Proyecto Sleipner
El acuífero es una arena no consolidada con finas capas horizontales de arcilla
que difunden el CO2 lateralmente.
Las areniscas tienen porosidades de enter 35-40 % y permeabilidad >1 D
El sello es una capa potente, extensa y homogénea de arcilla
25
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 25

26. Proyecto Sleipner
Source: Torp 2010
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 26

27. Proyecto In‐Salah
Primer proyecto de almacenamiento a gran escala de
CO2 en un campo de gas natural
1 Mt CO2 se almacenan anualmente en la arenisca
Krechba desde Abril de 2004
El CO2 es inyectado en las partes del campo inundadas
por agua (1,5 km de profundidad)
El sello es una capa muy potente de arcillas y limos
5 pozos de producción y 3 de inyección
Se estima que la inyección toal de CO2 a lo largo del
proyecto será de: 17 Mt
Source: Ringrose, 2009
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 27

28. Proyecto In‐Salah
Source: Ilding and Ringrose, 2009
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 28

29. Proyecto In‐Salah
El programa de monitorización incluye:
Monitoreo en boca de pozo, sísmica en dominio de tiempos, datos de satélite,
microsísmica, Inclinómetros, pozos de análisis de aguas, medidas de gases en
superficie y suelos, datos de pozo (testigos, diagrafías).
Lo más interesante es el uso de
datos de satélite para estudiar la
deformación de la superficie por
inyección del CO2. Levantamientos
de 5 mm se registraron entre 2003 y
2007.
Source: Ringrose, 2009
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 29

30. Proyecto CO2Sink en Ketzin (Alemania)
El proyecto CO2SINK pretende probar la
inyección y monitorización de CO2 en un
acuífero salino en tierra firme, localizado
en Ketzin, junto a Berlín.
Incluye algunas infraestructuras para
demostraciones a pequeña escala de
procesos de captura.
La inyección comenzó en Junio de 2008 y
hasta Mayo de 2010 se han inyectado
unas 35.000 toneladas de CO2.
Source: CO2Sink flyer
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 30

31. Proyecto CO2Sink en Ketzin (Alemania)
Almacén:
Areniscas a 700 m de
profundidad en
estructura anticlinal;
Sello:
Capas de yeso y arcilla;
Incluye un pozo de
inyección y dos de
observación
Source: CO2Sink flyer
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 31

32. Proyecto CO2Sink en Ketzin (Alemania)
En 23 meses se han inyectado 35.000 toneladas;
La presión en el pozo y la de inyección están en los rangos
esperados
La primera monitorización consiste en medidas sísmicas y de
resistividad
Source: Wurdemann, 2010
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 32

33. Proyecto industrial de Lacq‐Pau
Proyecto de Total en Lacq (Francia)
integrando los tres procesos de la CAC:
Captura, transporte y almacenamiento de
CO2.
Unidad de Oxicombustión a escala industrial:
30MWth
Transporte de CO2 mediante tubería de 27 Km
Inyección de CO2 durante 2 años
Se almacenarán 120 kt CO2 en un depósito de
gas agotado a 4500 m de profundidad
Las operaciones se iniciaron en Enero de 2010
Source: Alstom
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 33

34. Proyecto industrial de Lacq‐Pau
Source: Total
Almacenamiento geológico. EOI, Mayo de 2011 34

35. Gracias por su atención