Estudo do comportamento da rocha reservatório em presença de co2 e solução salina para fins de armazenamento geológico

Abstract

Consumo desenfreado de combustíveis fósseis, busca incessante pelo desenvolvimento econômico tem gerado excessivo aumento das emissões antrópicas de gases de efeito estufa (GEE), principalmente de dióxido de carbono (CO2). A captura e o armazenamento geológico de carbono é uma alternativa para mitigar as emissões de CO2 na escala industrial. Esse trabalho visa estudar a influência da salinidade da fase aquosa utilizando CO2 em estado supercrítico na alteração dos parâmetros físicos, químicos, e mineralógicos da rocha de arenito de reservatório, representativa da Formação Furnas no Estado do Paraná (PR), Brasil, em condições de armazenamento geológico. Realizou-se os experimentos durante 15 dias em reatores em batelada de aço inoxidável AISI 304 submetidos à pressão e temperatura constantes (120 bar e 75 oC), idênticas às encontradas nas formações geológicas. Em paralelo, o código PHREEQC-v3. 0 foi utilizado para simular as interações geoquímicas Rocha-CO2-Solução salina ao equilíbrio. Uma caracterização do sólido foi realizada por Microscopia em Lupa Binocular, Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) com espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e, da fase aquosa foi por ICP-OES, para análise de cátions, e cromatografia iônica, para análise de ânions. Estas técnicas convergiram para os mesmos resultados, onde quartzo, caulinita e ilita foram encontrados como minerais primários em abundância na composição mineralógica da rocha Furnas. Em geral, a rocha Furnas mostrou-se pouco reativa em presença de CO2, água Milli- Q ou solução salina para fins de armazenamento geológico. Porém, se identificou a dissolução parcial de ilita e a (re)precipitação de sílica e caulinita, em escala laboratorial. Esses resultados foram confirmados pela modelagem numérica.

High consumption of fossil fuels, relentless pursuit for economic development has generated excessive increase of anthropogenic emissions of greenhouse gases (GHGs), particularly of carbon dioxide (CO2). Carbon capture and geological storage is an alternative to mitigate CO2 emissions at industrial scale. This work aims to study the influence of salinity aqueous phase using CO2 in supercritical state on change of physical, chemical, and mineralogical parameters of sandstone reservoir rock, representative of the Furnas Formation in Paraná (PR) State, Brazil, in conditions of geological storage. Experiments were performed about 15 days in stainless steel batch reactors AISI 304 subjected to pressure and constant temperature (120 bar and 75 oC), similar to those found in geological formations. In parallel, PHREEQCv3. 0 code was used to simulate the geological interactions Rock-CO2-Saline solution equilibrium. Characterization of solid was performed with Microscopy in Binocular Loupe, X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and, the aqueous phase was by ICP-OES, for analysis of cations and Ion Chomatography (IC) for analysis of anions. Those techniques converged to the same results where quartz, kaolinite and illite were found as primary mineral in abundance of mineralogical composition of the Furnas rock. Globally, the Furnas sample is not so reactive in the presence of CO2, milli-Q water and saline solution in geological storage conditions. However, partial dissolution of illite and reprecipitation of kaolinite and silica were identified at the lab scale. These results were confirmed by numerical simulations.