Modeller for å effektivt studere geologisk CO2-lagring

Etter Parisavtalen i fjor er det internasjonal enighet om at global oppvarming må begrenses til 2 grader.  Dette vil betinge negative CO2-utslipp i fremtida, og sannsynligvis kreve utstrakt bruk av geologisk CO2-lagring for å lykkes.

Norge har gode forutsetninger for geologisk lagring, men for å kompensere for faktiske utslipp må omfanget være svært stort - opp mot tusen ganger større enn hva som praktiseres i dag. Teknologien er velutprøvd på mellomstor skala, men vi har ingen praktisk erfaring med den størrelsesorden det her er snakk om.  Numeriske simuleringer vil spille en viktig rolle for å kunne anslå hvilke mengder som praktisk kan lagres, og hvor sikre vi kan være på at gassen holder seg der den skal i tusenvis av år.

Nåværende simulatorteknologi er utviklet for å studere utvinning av olje og gass, og er mindre velegnet til å studere storskala lagringsproblematikk.  Denne avhandlingen presenterer en alternativ tilnærming, der enkle beregningsmodeller anvendes i et fleksibelt rammeverk.  CO2 er lettere enn omliggende vann, og vil derfor søke oppover langs overliggende takbergarter.  Dette kan forstås slik man i hydrologi beskriver flyt av vann i et terreng med elver og innsjøer, og utgjør prinsippet bak den enkleste modellen som presenteres her.  I tillegg kan man anta at CO2 og vann på kort tid vil skille seg i separate faser og danne et system i vertikal likevekt. Likningene som beskriver CO2-flyt kan derfor forenkles drastisk, noe som muliggjør full fysisk simulering av storskala CO2-lagring med svært begrensede krav til regnekraft.  Arbeidet i avhandlingen demonstrer videre hvordan slike enkle modeller kan benyttes til å effektivt utarbeide optimale lagringsløsninger.

Metodikken som presenteres er demonstrert på reelle datasett. For å gjøre resultatene etterprøvbare, samt tillate videre bruk av arbeidet som er gjort, er kildekoden gjort åpent tilgjengelig som en del av MRST (Matlab Reservoir Simulation Toolbox).

Personalia

Odd Asbjørn Andersen er født i 1976 og oppvokst i Bodø.  Han har en mastergrad i matematisk modellering (2001) fra den franske høyskolen INSA Toulouse.  Han er ansatt ved SINTEF Digital, avdeling for matematikk og kybernetikk, hvor han er tilknyttet faggruppa "Computational Geosciences" i Oslo.  Doktorgradsarbeidet ble gjennomført som en del av prosjektet MatMoRA-II, finansiert av Norges Forskningsråd.  Veiledere har vært Halvor M. Nilsen, Sarah E. Gasda, Inga Berre og Helge Dahle.