Numerical simulation of CO2 flow in porous rock cores using Ansys

María Angosto Burgos

Key information

Authors:

María Angosto Burgos (María Angosto Burgos)

Supervisors:

Gustavo André Paneiro (Gustavo Paneiro)

Published in

10/12/2023

Abstract

No contexto da era antropogênica, caracterizada pela significativa influência humana no meio ambiente, a temperatura da Terra aumentou em 2 graus Celsius, principalmente devido à emissão de gases de efeito estufa, com o dióxido de carbono (CO2) destacando-se como um dos principais contribuintes. Em resposta a essa tendência alarmante e num esforço para enfrentar as mudanças climáticas, a comunidade internacional estabeleceu metas por meio de acordos e tratados, incluindo o Acordo de Paris e o Protocolo de Kyoto, com a intenção de mitigar as emissões e limitar o aquecimento global. Este manuscrito se concentra em uma estratégia específica para lidar com a emissão de CO2: a tecnologia de captura e armazenamento de carbono (CCS). Por meio da implementação de diversas técnicas, essa tecnologia visa reduzir a quantidade de CO2 liberada na atmosfera, contribuindo assim para a mitigação dos impactos das mudanças climáticas. O foco do estudo se expande para abordar parâmetros críticos que devem ser considerados para entender como o CO2 se comporta em meios porosos. Isso inclui aspectos como porosidade, permeabilidade e forças que influenciam o fluxo de fluidos, como capilaridade e gravidade. Uma compreensão detalhada desses fatores é essencial para avaliar a eficácia das técnicas de CCS em contextos específicos. Portugal surge como um estudo de caso particular, e sua situação é examinada em termos de adequação para o armazenamento de CO2. Considerando suas características geológicas e possíveis locais de armazenamento, avalia-se o potencial de Portugal para contribuir para os esforços globais de mitigação. Como parte integrante deste trabalho, é apresentada uma simulação inicial que analisa o comportamento do CO2 no início do processo de injeção. Em resumo, este projeto aborda não apenas a tecnologia CCS e suas técnicas associadas, mas também os parâmetros fundamentais e considerações específicas de Portugal no contexto da mitigação das mudanças climáticas. In the context of the Anthropocene era, characterized by significant human influence on the environment, the Earth's temperature has risen by 2 degrees Celsius, primarily due to the emission of greenhouse gases, with carbon dioxide (CO2) standing out as one of the main contributors. In response to this alarming trend and in an effort to address climate change, the international community has set goals through agreements and treaties, including the Paris Agreement and the Kyoto Protocol, with the intention of mitigating emissions and limiting global warming. This manuscript focuses on a specific strategy to address CO2 emissions: carbon capture and storage (CCS) technology. Through the implementation of various techniques, this technology aims to reduce the amount of CO2 released into the atmosphere, thereby contributing to the mitigation of the impacts of climate change. The study's focus expands to address critical parameters that must be considered to understand how CO2 behaves in porous media. These include aspects such as porosity, permeability, and forces influencing fluid flow, such as capillarity and gravity. A detailed understanding of these factors is essential for assessing the effectiveness of CCS techniques in specific contexts. Portugal emerges as a particular case study, and its situation is examined in terms of suitability for CO2 storage. Considering its geological characteristics and potential storage sites, the potential for Portugal to contribute to global mitigation efforts is evaluated. As an integral part of this work, an initial simulation is presented that analyses the behaviour of CO2 at the beginning of the injection process. In summary, this project addresses not only CCS technology and its associated techniques but also the fundamental parameters and specific considerations of Portugal in the context of climate change mitigation.