“Almacenamiento geológico de

CO2: planta tecnológica de desarrollo de

Hontomín (Burgos)"

CIUDEN

Andrés Pérez-EstaúnProfesor de Investigación

del CSIC

Almacenamiento geológico de CO2 : Tipología

Propiedades del CO2. El CO2 supercrítico

Procesos asociados al almacenamiento

Experiencia existente

La Planta de desarrollo tecnólogico de

almacenamiento de Hontomín (CIUDEN):

- Caracterización

- Fondos de referencia y monitoreo

- Experimentos y desarrollos

CARACTERÍSTICAS DE LA PLANTA DE ALMACENAMIENTO

Rocas almacén y sello:

El ejemplo del petróleo y los almacenes naturales de CO2.

Trampas

Procesos asociados al almacenamiento

Atrapamiento CO2, en la roca almacén:

Estructural No puede ascender, se lo

impide la roca sello

Residual Queda retenido en sus poros.

Capilaridad

Disolución Se va disolviendo en el agua de

esta roca y tiende a hundirse

Mineral Va reaccionando con esta roca

formando minerales que rellenan

sus poros.

Mil cuestiones geoquímicas

IDAEA

CSIC, UPC

Flujo y flotación

J. Carrera, 2011. Procesos hidromecánicos que afectan al almacenamiento

geológico del CO2

Fingering de la salmuera

Hidalgo et al., 2009. Effect of dispersion on the onset of convection during CO2

sequestration. J. Fluid Mech. vol. 640, pp. 441–452

Traspaso de

responsabilidad

al Estado

Selección y caracterización del

emplazamiento

Inyección en la

roca almacén

Pozos de inyección

y de monitorización

Almacenamiento

Pre-operacional OperacionalPost-

operacional

Transferencia

al Estado

Pozos de monitorización

Almacenamiento geológico industrial de CO2

“Ciclo de vida”

Clausura Transferencia

Gallastegui, 2007

IGME-CIEMAT

Experiencia existente

PROYECTOS DEMOSTRACIÓN

INTERNACIONALES:

-Weyburn

-Sleipner

-In Salah

-Frio

-Wattenfall, Altmark

-Ketzin

-Nagaoka

-Lacq

-....

Weyburn

In Salah

KETZIN, Alemania

CO2SINK

SLEIPNER

El proyecto CIUDEN

-Modelado y comportamiento del CO2 en un acuífero salino,

incluyendo la integridad del almacenamiento, la seguridad y las

metodologías y técnicas de verificación.

-Identificación y caracterización de un reservorio (Planta de

Desarrollo Tecnológico de Almacenamiento) para la

experimentación en almacenamiento de CO2 en un acuífero

salino.

- Desarrollo de las metodologías y tecnologías necesarias para la

caracterización de un reservorio, la inyección de CO2 en el mismo

y su monitoreo posterior.

• Demostrar/promover la viabilidad del

almacenamiento geológico de CO2 desde el punto

de vista medioambiental y económico.

Programa CIUDEN

2010 2011 2012 2013 2014 20152006 2007 2008 2009

2010 2011 2012 2013 2014 20152006 2007 2008 2009

Diseño yConstrucción Planta

Selección dela Planta

Caracterización Geológico-estructural

Evaluación del comportamiento y seguridad a largo plazo

Distribución y destino del CO2 : Procesos-Modelado-Experimentos

Inv. en ingeniería de almacenamiento y técnicas de monitorización Verificación

Planta desarrollo tecnológico

Lab

Estudios

regionales

Almacenes y sellos

Investigación en análogos naturales

CIUDEN - Programa de Almacenamiento geológico de CO2

Monitoreo y verificación (desde los fondos de referencia al cierre)

La Planta de Desarrollo Tecnólogico

de Hontomin:

Modelo de estudio de una planta industrial

- selección

- caracterización

- monitorización

Ayoluengo

Hontomín

Burgos

A partir de un

aselección

realizada en la

Cuenca Vasco-

Cantábrica

Planta Desarrollo Tecnológico-

Hontomín

Actuaciones en el territorio

coordinadas con autoridades

locales y la población

HONTOMIN

PDT

AYOLUENGO

Campo petrolero

MATAPORQUERRA

Reservorios y sellos

50 kmBurgos

Cenozoico

Bureba, facies

marginales

Bureba Facies

Carcedo Facies

Depósitos aluviales

Cretácico SuperiorCalizas dolomíticas,

Calizas

margas

Dolomitizaciones

Calizas arenosas y margosas

Quinta et al., 2010. UB-Geomodels

Sondeos existentes

(H1, H2, H3, H4)

y

Sondeos a realizar

(H5, H6, H7)

0 m

Almacén 1

Lias – Dogger, margas y

pizarras bituminosas

Sello 1

1 cm

1 cm

Jurassic , calizas

1415 – 1487 m

500 m

1000 m

1500 m

UB-Geomodels

Sello

techo

Transició

n

Reservorio

Sello base

H2

Porosidad del

reservorio

Calizas Jurásicas

Datos de los sondeos

pre-existentes

Marquez & Jurado, 2011. ICTJA-CSIC

925 a 1500 m

Logging Hontomin 2

Marquez & Jurado, 2011. ICTJA-CSIC

Roca sello

Marquez & Jurado, 2011. ICTJA-CSIC

Caracterización (y monitoreo…)

PDT

Hidrogeología e hidrogeoquímica

Emisión natural de gases

Sismicidad Fondos de referencia

Estudio geotérmico

Deformación de la superficie

Biodiversidad vegetal,

Bio-indicadores

PDT Caracterización 2009-2011

Cartografía geológica y estructural

Estudios petrofísicos

3D sísmica Estudios estructurales

Estudio electromagnético

Gravimetría de alta resolución

Modelo geológico 3D

Caracterización: estudios estructurales

TDP

SISMICA

Adquisición sísmica 3D

1 km

I

Puntos de vibración y disparo

H-5

H-6

H-2

S

H-2 sondeo

existente

S fuente seismovie

IJA-CSIC

950 ms

TWT

IJA-CSIC, UB - Geomodels

Resistividad eléctrica

de las rocas

Iluminando el interior

de la Tierra con la

energía del Sol (viento

solar).

UB- Geomodels

Adquisición

magnetotelúrica

Ogaya et al., 2010. UB- Geomodels

Gravimetría y

gravimetría de

alta resolución

IGME

Estudios

Petrofísicos

(reservorio y sello)

U. Oviedo, IGME,

GEA, CIEMAT

Fondos de referencia y monitoreo

TDP

EVOLUCION PIEZOMÉTRICA

Hidrogeoquimica regional

caracterización HONTOMIN

Hidrogeología

CIEMAT

AITEMIN

Monitoreo emisión de gases:

Fase PRE-INJECTION

- Estimación del fondo de referencia del CO2 (y otros gases)

- Identificación de posibles fugas

- Estudios Isotopicos - C

De Elio et al., 2011

De Lio et al., 2010. UPM- Amphos 21

446400 446500 446600 446700 446800 446900 447000 447100

47

14

50

04

71

46

00

47

14

70

04

71

48

00

47

14

90

0

Este

No

rte

2

4

4

4

4

4

6

6

6

6

6

8 8

8

8

8

8 8

8

10

10

10

10

10

10

10

10

12 12

12

12

12

12

12

12

12

14

14 14

14

14

14

14

16

16

De Lio et al., 2010. UPM- Amphos 21

Evaluación de los efectos medioambientales asociados a la inyección de CO2 en acuíferos salinos profundos. BIOINDICADORES

• Objetivo: Efectos sobre los ecosistemas superficiales: Proyecto PISCO2.

• Iniciar ensayos y evaluar el impacto en los distintos biotopos. Aplicación de bioindicadores obtenidos para su uso en la Planta Tecnológica de Hontomín.

U. León, Amphos, AITEMIN

PISCO2 project: Controlled CO2 injection in 4×4×2,5 m cells for bioindicator research. Experiments starting in November 2011 using 18 cells.

Rhizosphere

Concrete liner

CO2 injection

Embedded sensors(T, pH)

Draining pump

Sampling tubes (CO2, CH4, O2)

Gas samplingWatering system

Piezometer

4 m

2.5 m

Injection grids

Top soil

Quartz sand

Gravel

0.5 m

1.7 m

0.3 m

U. León, Amphos, AITEMIN

Situación de la obra de

construcción (junio 2011)

Sensores:

-Extensométros

-Inclinómetros

-SAR

MEDIDAS DE DESPLAZAMIENTO

Sello

Almacén

(Rutqvist et al., 2009)

Integrar medidas en pozo

con superficiales y

satelitales

Medidas de desplazamiento

DInSAR - existing reflectors - Hontomin

Ground-based SAR (GBSAR) + DInSAR

I Geomática

IJA-CSIC/ CGG Veritas

IJA-CSIC/ CGG Veritas

Red sísmica superficial

(receptores de longitud

de onda corta y larga)

o Sismología pasiva

o Sismicidad inducida

o 4D

IJA, CSIC

Soultz

Soma et al.,2007

Microsismicidad

MONITORIZACIÓN

Sondeos: instrumentación

Se necesita instrumentar los pozos para conocer

respuesta del sistema

• Forma de “burbuja”: ERT, Sísmica

• Respuesta hidráulica: Presión en formación

• Respuesta mecánica: Extensómetros, Presión

en sello, red obs. sísmica, radar

• Respuesta química: muestreo en obs. e iny.

• Respuesta térmica: sensores de temperatura

N40 m80 m

26 m

74 mH5

(IW)

H7

(MLS)

H6

(GPHS)

H5: pozo de inyección (IW)

H6: pozo de monitoreo

(GPHS, GeoPHysical

System)

H7: pozo de monitoreo

(Multi Level System)

Localización de sondeos. PDT Hontomin

Desarrollo de instrumentación en sondeos

400 m

Downhole seismic monitoring system

Sistema de adquisición de datos sísmicos:

40 niveles con receptores

H-7

Seismic inversion of CO2 distribution at Sleipner (Cooper, 2009). Geological variability causes CO2 plumes to be

complex, which favors CO2 dissolution and relieves some of the geochemical aggression over the caprock .

Geofísica para verificación, control

Sísmica 3D y 4D

Tomografía resistividad

eléctrica (ERT)

Trazado del CO2 inyectado

Muestreo suelo y acuíferos

Courtesy Robin Newmark, LLNL

http://geosciences.llnl.gov/esd/ert/

Balsas de geotextil

para tratamiento de

aguas

Control y

bombas de

aguas

N

Planta de inyección de

CO2

Edificios modulares para

almacén,

oficinas y talleresCentro de

Interpretación

Ubicación del Centro de Interpretación y la Planta de

Desarrollo Tecnológico

Aparcamiento

Vía de acceso

00 100

200 m

H-6

H-7

H-5

Recinto de

los

sondeos

Programa preliminar para

la PDT de Hontomín

PROGRAMA PRELIMINAR PARA LA PLANTA DE DESARROLLO

TECNOLÓGICO DE ALMACENAMIENTO DE CIUDEN

A. Estrategias de inyección para incentivar la disolución del CO2 en la salmuera:

-1. Metodologías y técnicas para provocar convección durante la inyección. La convección es

fundamental para acelerar la disolución .

-3. Ensayar la inyección del CO2 en diferentes fases. Eficiencia de la inyección de CO2 ya

disuleto.

B. Experimentos de remediación. Uso de diferentes compuesto para el sellado de fallas.

Cuantificación de posibles fugas.

C. Cuantificación del CO2 atrapado y evaluación de los diferentes mecanismos de

atrapamiento. Consecuencias en la estimación de la capacidad del reservorio.

D. Efectos de la presurización durante la inyección en el comportamiento hidro-mecánico del

sello.

E. Desarrollo de nuevas técnicas geofísicas (y no geofísicas) de coste razonable para la

caracterización y monitorización de los almacenamientos.

Consorcio público-privado

Almacenamiento Geológico de CO2

Compañias

Universidades

Miembros industriales

INGVCNR

AMPHOS21

Instituciones Nacionales

Centros tecnológicos

Universidad

de Oviedo

GRACIAS