Terrestrial sequestration of CO2: An assessment of research needs

Wawersik, W.R.; Rudnicki, John W.; Dove, Patricia M.; Harris, Jerry M.; Logan, John M.; Pyrak‐Nolte, L. J.; Orr, Franklin M.; Ortoleva, P.; Richter, Frank M.; Warpinski, N.R.; Wilson, John L.; Wong, Tak‐Lam

doi:10.1016/s0065-2687(01)80003-0

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“…Some other related applications in geomechanics include the magma-driven fractures (Spence and Turcotte 1985), the preconditioning of rock masses in mining operations to promote caving (Jeffrey et al 2001), the formation of barriers to stop contaminant transport in environmental projects (Murdoch and Slack 2002), the re-injection of drilling cuttings (Moschovidis et al 2000), the heat production from geothermal reservoirs (Legarth et al 2005) and more recently the CO 2 sequestration in deep geologic formations (Wawersik et al 2001).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The influence of the cohesive process zone in hydraulic fracturing modelling

2010

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This paper studies the importance of the cohesive zone in the modelling of a fluid driven fracture under plain strain conditions. The fracture is driven by pumping of an incompressible viscous fluid at the fracture inlet. Rock deformation is modeled for linear elastic and poroelastic solids. Fluid flow in the fracture is modeled by lubrication theory. The cohesive zone approach is used as the fracture propagation criterion. Finite element analysis was used to compute the solution for the crack length, the fracture opening and propagation pressure as a function of the time and distance from the wellbore. It is demonstrated that the crack profiles and the propagation pressures are larger in the case of elastic-softening cohesive model compared to the results of the rigid-softening cohesive model for both elastic and poroelastic cohesive solids. It is found that the results are affected by the slope of the loading branch of the cohesive model and they are nearly unaffected from the exact form of the softening branch. Furthermore, the size of the process zone, the fracture geometry and the propagation pressure increase with increasing confining stresses. These results may explain partially the discrepancies in net-pressures between field measurements and conventional model predictions.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The influence of the cohesive process zone in hydraulic fracturing modelling

2010

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“…If CO 2 is to be safely and permanently stored by this method, two processes need to be understood: ''solubility trapping''-dissolution and long-term retention of CO 2 in saline groundwater; and ''mineral trapping''-reaction of CO 2 with non-carbonate minerals to form stable carbonates (cf., Gunter et al, 1997;Wawersik et al, 2001;Johnson et al, 2001Johnson et al, , 2002. However, a number of reactions may occur involving supercritical CO 2 , aquifer fluids and formation rocks, depending on the chemical composition of the fluid, pH, temperature, pressure and the mineralogy of the host rock (e.g., Gaus et al, 2005;Moore et al, 2005).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Dawsonite synthesis and reevaluation of its thermodynamic properties from solubility measurements: Implications for mineral trapping of CO2

Bénézeth

Palmer

Anovitz

et al. 2007

Geochimica et Cosmochimica Acta

134

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“…Some of the important issues involved in the long-term sequestration of CO 2 in such sites are discussed in an overview by Wawersik et al (2001), for example. Therein it has been judged essential that models need to predict CO 2 sequestration behavior over time periods of several thousand years, which is the same order of magnitude as some climatic cycles.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Numerical Modeling of the Effect of Carbon Dioxide Sequestration on the Rate of Pressure Solution Creep in Limestone: Preliminary Results

Renard

Gundersen

Hellmann

et al. 2005

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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Résumé -Simulation numérique de l'effet du stockage souterrain de dioxyde de carbone sur la déformation des calcaires par dissolution sous contrainte : résultats préliminaires -Lors de l'injection de dioxyde de carbone dans un réservoir déplété ou dans un aquifère, la dissolution du CO 2 dans l'eau de formation produit une acidification. Ce phénomène accélère les réactions de dissolutionprécipitation avec la matrice rocheuse, et par conséquent, peut modifier notablement les propriétés mécaniques et hydrauliques des roches. De tels effets sont particulièrement importants dans les calcaires pour lesquels la solubilité et la réactivité des minéraux dépendent directement du pH, qui est lié à la pression partielle de CO 2 . Le mécanisme de déformation par dissolution-précipitation sous contrainte est contrôlé par un couplage entre des processus de dissolution et de précipitation des minéraux et une déformation macroscopique de la matrice. Ce mécanisme implique une dissolution aux joints de grains où la contrainte normale est élevée, une diffusion de la matière dissoute dans le fluide intergranulaire, et une précipitation de matière dans les pores où la pression est plus faible. Cela induit une compaction de la roche et une diminution de porosité contrôlées à la fois par l'indentation des grains et par la précipitation dans les pores. La percolation de fluides riches en CO 2 tend à accélérer la compaction et peut ainsi modifier les propriétés mécaniques du réservoir à long terme. Dans cet article, nous avons cherché à quantifier ce processus à l'aide d'un modèle numérique 2D qui couple les processus de dissolution et de précipitation à l'échelle des grains avec des transferts de matière à une échelle plus importante (quelques décimètres). Nous montrons que des pressions élevées de CO 2 (jusqu'à 30 MPa) accélèrent la vitesse de compaction des roches calcaires d'un facteur ∼50 à ∼75 et diminuent aussi leur viscosité. Abstract

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Terrestrial sequestration of CO2: An assessment of research needs

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The influence of the cohesive process zone in hydraulic fracturing modelling

The influence of the cohesive process zone in hydraulic fracturing modelling

Dawsonite synthesis and reevaluation of its thermodynamic properties from solubility measurements: Implications for mineral trapping of CO2

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