– Vi vil med økt sikkerhet anslå hvor stor lagringskapasitet Utsira-formasjonen har, sier Erik Lindeberg, prosjektleder og forskningssjef ved Sintef Petroleumsforskning.

Lindeberg og hans kolleger har gjennomført en grundig kartlegging av lagringskapasiteten til Utsira-formasjonen. Dette er gjort for å kunne vurdere kvaliteten og planlegge en optimal lagringsstrategi.

Arbeidet omfatter utvikling av bedre metodikk for karakterisering av geologisk lagring. Forskerne har lagt vekt på fysisk sikkerhet, lekkasjesikkerhet, prognostisering av reservoarenes utvikling, og overvåkning.

20-60 milliarder tonn

– Troverdighet og riktige tallgrunnlag er viktig for hele konseptet med CO2-lagring. Våre nye, detaljerte reservoarstudier av Utsira-formasjonen bekrefter i hovedsak de opprinnelige anslagene, som var basert på enklere beregningsmetoder.

– Det skal være mulig å lagre opp til 20-60 milliarder tonn CO2 over en periode på 300 år, avhengig av hvor optimal injisering man får til ut ifra kapasitet og økonomi, forteller Lindeberg.

40 milliarder tonn tilsvarer rundt 15 prosent av alle utslipp fra kraftproduksjonen i Europa over samme periode. All denne CO2-en vil representere en verdi på over 780 milliarder euro.

Kan lagres grunnere

Forskerne har også gjort en ny oppdagelse om hvor grunt CO2 kan lagres.

Tidligere var det antatt at du måtte ned på minst 700 meters dyp for å holde CO2-en i tett fase. På grunnere dyp ville den gå over i gassfase.

– Dette henger sammen med hvor varmt det er i formasjonen.

– Nye temperaturmålinger har gitt oss bedre grunnlag for å modellere CO2-ens faseoppførsel, og vi har funnet at CO2 kan lagres i tett fase på bare 500 meters dyp i Utsira-formasjonen, sier Lindeberg.

Dette er det grunneste dyp hvor denne formasjonen er funnet.

Trykket må reguleres

For å utnytte lagringskapasiteten i stor skala er det nødvendig å produsere vann i tillegg til å injisere CO2. Dette har også forskerne sett på.

– Trykket i formasjonen må kontrolleres ved å produsere ut porevann. Dette likner på den metoden vi i dag bruker for å produsere olje ved å presse den opp med injisert vann. På samme måte kan vi presse opp vann med injisert CO2.

Vannproduksjon er en relativt enkel operasjon. Det behøves ingen plattform på overflaten, alt kan gjøres med undervannsinstallasjoner. Det blir allerede nå hentet ut en del vann fra Utsira-formasjonen som brukes til injisering i oljefelt.

– I siste del av prosjektet ser vi på hvordan CO2 kan injiseres med optimal plassering av vannproduksjonsbrønnen. Det gjelder å få minst mulig gassgjennombrudd ved å holde CO2-en på toppen av reservoaret og produsere vannet fra bunnen. Dette er en stor utfordring fordi reservoaret er ganske tynt mange steder, sier Lindeberg.

Utsira-formasjonen godt egnet

CO2-lagring under havbunnen kan gjøres i akviferer, som er porøs stein med vann i porene. Disse kan ha egenskaper som egner seg for lagring.

Utsira-formasjonen har mange fordeler: Den har gode injeksjonsmuligheter, god permeabilitet med store porer som kan ta mye CO2, og den er grunn, noe som gjør det lettere å overvåke hva som skjer med den lagrede CO2-en.

Utsira-formasjonen er 24 000 kvadratkilometer stor i utstrekning, og ligger i nærheten av flere oljefelt. Den er veldig flat, omtrent som et A4-ark i forhold til arealet. Tykkelsen er 90 meter i gjennomsnitt, og varierer mellom null og 350 meter.

– Det finnes tre-fire andre steder i Nordsjøen som allerede nå kan være aktuelle kandidater for lagring, for eksempel Johansen-formasjonen som ligger under Trollfeltet og nærmere kysten.

– Det uttømte gassfeltet Frigg vil også ha en betydelig kapasitet. Nordsjøen kan bli et stort felles lager for Europas CO2-utslipp, mener Lindeberg.

Mange års erfaringsgrunnlag

Lindeberg har jobbet med Utsira-formasjonen siden midten av 1990-tallet. Grunnlaget for reservoarmodellen som nå er utviklet bygger på data fra mange letebrønner, kjerneprøver, seismiske undersøkelser og erfaringskunnskap fra Sleipner-prosjektet, hvor 10 millioner tonn CO2 har blitt injisert i Utsira-formasjonen og grundig overvåket.

Denne modellen blir brukt til å studere ulike injeksjonsscenerier ved hjelp av numeriske simuleringer. I noen av scenarioene benyttes opptil 420 injeksjons- og produksjons brønner.

– Med slike simuleringer prøver vi å forutsi ikke bare hvordan CO2 oppfører seg i injeksjonsperioden, men også hva som blir skjebnen til CO2 etter flere tusen år i undergrunnen. Ut fra slike resultat kan en så estimere lagringskapasiteten, forteller Lindeberg.

Resultatene blir imidlertid ikke bedre enn de geologiske data som finnes og de tolkingene som en kan gjøre av disse.

Utsira-formasjonen er imidlertid bedre kartlagt en de fleste andre akviferer, og anslagene for lagringskapasiteten vil derfor også være bedre.

– Vi regner med å kunne bestemme lagringskapasiteten med samme nøyaktighet som vi i dag har for å estime oljereservene når det skal investeres i et nytt oljefelt.

Likhet med oljeproduksjon

Det er også en annen likhet med oljeproduksjon: Etter hvert som du får produksjonsdata får du også stadig mer informasjon om reservoaret. På samme måte vil det være med CO2-lagring.

Ved å overvåke injeksjonsprosessen vil du hele tiden skaffe bedre kunnskap, både for å legge opp til en mest mulig sikker lagringsstrategi, og for å gjøre mer eksakte beregninger av kapasiteten.

– I dag er det imidlertid ikke lagingskapasitet til de enkelte offshoreprosjektene som nå diskuteres som avgjør om prosjektene kommer i gang. Det viktige er å vise hva slags kapasiteter vi snakker om totalt.

– Dette må beslutningstakerne vite for å se hvilken rolle CO2-fangst og -lagring skal kunne spille i bestrebelsene etter å redusere klimaforandringer.

– Det vil for eksempel være meningsløst å satse stort på å videreutvikle CO2-fangsteknologien dersom det ikke finnes betydelige lagringsmuligheter for å ta hånd om CO2, sier Erik Lindeberg.

Metoden som utvikles for å studere kapasiteten til Utsira kan også være et bidrag til å utvikle metoder for å bestemme kapasiteten i andre potensielle lagringsformasjoner, mener han.