Untersuchungen zu CO2-Strömungs- und Transportprozessen bei Hochdruck-Gasinjektionen (100 bar) mittels micro-Computer-Tomographie, repräsentativen Mikromodellen und numerischen Modellen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Mohd Amro
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501686697

Untergrund-CO2-Gasspeicherung (CCS) ist eine wichtige Handlungsoption für eine klimafreundliche Energiepolitik. Andererseits muss die Energiesicherheit durch „erhöhte“ Erdölförderung (EOR) mittels CO2-Gasinjektion gewährleistet werden. Im Rahmen des Forschungsprojektes werden wichtige CO2-Strömungs- und Transportprozesse bei Hochdruck-Gasinjektionen (100 bar) mittels µ-Computer-Tomographie (CT) und repräsentativen Mikromodellen untersucht. Dazu wird ein Hochdruck-Messplatzes (bis 100 bar) sowohl für Säulen- als auch für Mikromodell-Experimente aufgebaut. Ziel ist es, die Ergebnisse vorangegangener μ-CT- und Mikromodell-Studien zum Einfluss der Benetzbarkeit und Oberflächenrauigkeit auf Strömungsmuster der Mehrphasenströmung unter Hochdruck-Bedingungen zu verifizieren bzw. neue druckabhängige Phänomene zu entdecken. Als Fluide werden, CO2, Wasser und Öl und als poröse Medien Glaskugelsedimente, Feinsande und Sandsteine untersucht. Die Benetzbarkeit wird mittels Silanisierung bzw. über geeignete Fluid-Fluid-Paare kontrolliert. Von grundlegendem Interesse sind die Fragen, ob Perkolation die Mehrphasenströmung und Universal Scaling die Clustergrößenverteilung beschreiben kann und welchen Einfluss, Porenstruktur, Mikrostruktur der Festkörperoberfläche und heterogene Benetzbarkeit auf die Strömungsmuster und den Trapping-Prozess haben. Zum Verständnis der Gasbildungsprozesse ist es wichtig, druckabhängigen CO2-Transport (Diffusion, Massentransfer) in homogenen und heterogenen thermodynamischen Systemen zu vergleichen. Als heterogene Systeme werden wasser- bzw. ölgesättigte poröse Medien untersucht. Methodisch wird mittels µ-CT und Bildanalyse sowohl die Porenstruktur, Porenraumtopologie und mittels Clusteranalyse die Geometrie und statische Verteilung getrappter Fluidcluster analysiert und quantifiziert. Die Dynamik des Trapping-Prozesses wird mittels optischer Visualisierung mit einer hochauflösenden SLR-Kamera bzw. mittels Fluoreszenz-Mikroskopie in repräsentativen 2D-Si-Mikromodellen mit kontrollierten Wandrauigkeit untersucht. Die zu erwartenden Ergebnisse sind sowohl von grundlegendem Interesse als auch von großer praktischer Relevanz, da sie das Prozessverständnis auf der Poren-Skala verbessern und damit einen Beitrag zu CCS und EOR liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Helmut Geistlinger