Simulering av transport og reaksjoner i undergrunnen

Transport av kjemiske arter i et geologisk medium forårsaker kjemiske reaksjoner. Transporten følger strømningsmønsteret til mediet, mens reaksjonene fører til oppløsning av eksisterende mineraler eller avleiringer av nye mineraler. Oppløsningen eller avleiringen forandrer flytmønsteret i mediet ved å lage nye veier eller tette igjen eksisterende veier.

Siden sprekker i et geologisk medium ofte har en høyere ledeevne enn den omliggende bergarten, vil sprekkene transportere de kjemiske artene raskere rundt i mediet og forandre det raskere. For geotermisk energiutvinning for eksempel, vil sprekker og kjemiske reaksjoner betydelig påvirke hvor mye energi som utvinnes.

For mange praktiske anvendelser kan ikke det geologiske mediet observeres, det skjer utallige kjemiske reaksjoner, eller man er interessert i den langvarige påvirkningen av kjemiske reaksjoner på mediet. Derfor må man bruke datasimuleringer for å undersøke samspillet mellom kjemiske reaksjoner og et geologisk medium. Problemet er at slike simuleringer er svært kostbare og kan ta veldig lang tid.

Denne avhandlingen presenterer en matematisk modell og numerisk arbeidsflyt for å simulere transport av kjemiske arter sammen med kjemiske reaksjoner i geologiske medier. Arbeidet inkluderer en kobling av to åpne kildekoder for å gjøre simuleringer av realistiske problemer overkommelige. Simuleringene som er utført, viser hvordan sprekker leder kjemiske arter raskere i et medium og at de kjemiske reaksjonene endrer mineralsammensetningen.

Personalia

Shin Irgens Banshoya er doktorgradsstudent ved UiB. Han har en tidligere tatt en bachelorgrad og en mastergrad ved UiB. Veiledere for doktorgradprosjektet er Eirik Keilegavlen og Inga Berre.