Geochemical modeling of NCG injection in a geothermal well using doublet well model
Çift kuyu modeli kullanılarak jeotermal kuyuda NCG enjeksiyonunun jeokimyasal modellemesi
- Tez No: 684360
- Danışmanlar: PROF. DR. SERHAT AKIN, DR. SELÇUK EROL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Petroleum and Natural Gas Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 139
Özet
Jeotermal enerji çevre dostu bir enerji kaynağı olarak kabul edilmektedir. Ancak jeotermal tuzlu suyu ile üretilen yoğuşmaz gazlar Türkiyenin jeotermal alanlarında önemli ölçüde yüksektir. Jeotermal enerji santralinin çoğunluğunun CO2 olduğu NCG salınımını aşmak için, etkili yöntemlerden biri, ele geçirilen NCG'nin derin jeolojik formasyonlara yeniden enjekte edilmesidir. Enjeksiyonun temel amacı CO2'i carbonat minerali olarak mineralize olmasını sağlamaktır. Bu tezde, derin metamorfik formasyona jeotermal tuzlu suyu-CO2 enjeksiyonunun potansiyel işleyişini incelemek için TOUGHREACT programı ile reaktif taşınım modellemesi yapılmıştır. TOUGHREACT programı kullanılarak kapsayıcı bir jeolojik model oluşturulmuş, NCG enjeksiyonun reaktif taşınımını simüle edebilmek için Petrasim arayüzü kullanılmıştır. Bir enjeksiyon ve bir üretim kuyusu içeren ikili kuyu modeli, saha ölçümleriyle eşleştirilmiştir. Mineraller ve suda çözünmüş türler arasındaki reaksiyon yollarını değerlendirmek için PHREEQC programı kullanılmıştır. Bahsedilen değerlendirmeler, olası ikincil mineral seçimi ve bu minerallerin TOUGHREACT programına tanımlaması konusunda fayda sağlamıştır. Yüksek sıcaklıktaki jeotermal rezervuarlardaki farklı mineral içerikleri ve CO2 yüklü jeotermal tuzlu suyu enjeksiyonu arasındaki etkileşimi incelemek için çeşitli mineral bileşimlerine sahip üç kaya türü tanıtılmıştır. CO2'nin jeotermal tuzlu suyu ile karıştırılıp enjekte edilmesi, CO2'in süperkritik koşullarda tek başına enjekte edilmesi ve amorf silika çökelmesini gözlemleyebilmek için CO2'nin daha düşük sıcaklıkta jeotermal tuzlu suyu ile enjekte edilmesi çalışmada incelenen üç farklı enjeksiyon senaryosudur. Senaryolardan elde edilen sonuçlar, tuzlu suyun tek başına enjeksiyonu senaryosu ile kıyaslanmıştır. Sonuçlar minerallerin ve su çözünmüş türlerin reaksiyonlarının sıcaklık ve pH değerlerine fazlasıyla bağlı olduğunu göstermiştir. Elde edilen sonuçlara göre CO2 enjeksiyonuna bağlı carbonat oluşumu sadece CO2 ve tuzlu suyun karışım olarak basıldığı senaryoda görülmüştür. Bunun yanında çalışmanın ilk iki senaryosu olan ve tuzlu suyu tek başına enjeksiyonu ve CO2'in tek başına enjeksiyonu senaryolarında kalsit çözünmesi gözlemlenmiştir. CO2'ye bağlı mineralizasyon limitli miktardadır ve enjekte edilen CO2'nin büyük çoğunluğunun çözelti içinde hapsolmaktadır. Bunlara ek olarak, CO2 enjeksiyonun silika reaksiyonlarına etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre 85 C° gibi daha düşük sıcaklıkların CO2 enjeksiyonu seçilmesi daha uygundur. Ancak amorf silika çökelmesi bu düşük sıcaklıklarda tetiklenebilmektedir. Bu çalışma yakın gelecekte Türkiye jeotermal sahalarında yürütülecek yenilikçi enjeksiyon stratejilerine rehberlik edebilecektir.
Özet (Çeviri)
Geothermal energy is regarded as an environmentally friendly source of energy. However, the amount of non-condensable gases (NCG), which are co-produced with brine, are significantly high in the geothermal fields of Turkey. To overcome the NCG emission produced by power plants, which is mainly CO2, one of the efficient methods is re-injecting the captured NCG into the reservoir. The ultimate aim of the reinjection is to mineralize CO2 in the reservoir as carbonate minerals. In this thesis, a reactive transport modeling study is conducted with TOUGHREACT to scrutinize a potential operation of brine-CO2 injection in a deep fractured metamorphic reservoir formation. A comprehensive geologic model is constructed and utilized in TOUGHREACT with Petrasim interface to simulate reactive transport phenomenon during NCG injection. The developed doublet well model in which a re-injection and a production well are included is calibrated with field measurements. PHREEQC is used to evalaute the reaction-paths between minerals and aqueous species. These evaluations help to determine possible secondary minerals to select in reactive transport model developed with TOUGHREACT. Three rock types with various mineral compositions are introduced to inspect the interaction between different mineral contents and CO2 charged brine injection in high temperature geothermal reservoirs. Three different injection scenarios are examined as the brine-CO2 mixture, supercritical CO2 injection and brine-CO2 mixture injection at lower temperature to observe amorphous silica precipitation. The results are compared to those obtained with injection of brine-only. Composition results demonstrate that the reactions of aqueous species and reservoir minerals are highly dependent on the pH and temperature. Results show that Calcite formation is only observed in a scenario where brine and CO2 is injected as a mixture, whereas in the first two scenario of the study which represent injection of brine-only and injection of CO2-only, Calcite dissolution is observed. Limited mineralization due to CO2 occurs and CO2 is mostly trapped in solution. Moreover, the impact of CO2 injection is examined on Silica reactions. The results demonstrate that lower injection temperature at 85 °C should be selected for CO2 injection. For lower injection temperatures at 85 °C, amorpheous silica precipitation around the injection well may be trigerred. This study may guide innovative injection strategies, which will be conducted in Turkish geothermal fields in the near future.
Benzer Tezler
- Geochemical modeling of CO2-water-rock interaction inindonesian geothermal fields for a possible futurecarbon capture and storage project
Olası bir karbon yakalama ve depolama projesi içinendonezya jeotermal sahalarında CO2-su-kayaçetkileşiminin jeokimyasal modellemesi
GAGAS PAMBUDI UTOMO
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Jeoloji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN TÜRKAN GÜLEÇ
- Unconventional gas system characteristics and depositional environment modeling of silurian mudstones: Central Taurides and western Pontides, Turkey
Siluriyen çamurtaşlarının geleneksel olmayan gaz sistem özellikleri ve depolanma ortamının modellemesi: Orta Toroslar ve batı Karadeniz kuşağı, Türkiye
ZEYNEP DÖNER
Doktora
İngilizce
2021
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA KUMRAL
- Supra-subduction zon (SSZ) tipi çok fazlı ergime istemlerinde iz element ve OS izotop davranışlarının modellenmesi: Torid kuşağı ofiyolit komplekslerinden örnekler
Modeling of trace element and OS isotope behaviors in supra-subduction zone (SSZ) type multi-phase melting systems: Examples from tauride belt ophiolite complexes
ÖZLEM YILDIZ YÜKSEKOL
Doktora
Türkçe
2021
Jeoloji MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN ALDANMAZ
- Geochemical evaluation and conceptual modeling of Edremit geothermal field
Edremit jeotermal sahasının jeokimyasal değerlendirmesi ve kavramsal modellemesi
ÖZGÜR AVŞAR
Doktora
İngilizce
2011
Jeoloji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. MAHMUT PARLAKTUNA
PROF. DR. NİLGÜN GÜLEÇ
- Kızıldere jeotermal sahasındaki termal akışkanın üretimden enjeksiyona geçirdiği jeokimyasal evrimin modellenmesi
Modeling the geochemical evolution of thermal fluid at Kızıldere geothermal field (Turkey) from production to injection stage
TAYLAN AKIN
Doktora
Türkçe
2019
Jeoloji MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HULUSİ KARGI