Geological Sequestration of CO₂ in Mature Hydrocarbon Fields. Basin and Reservoir Numerical Modelling of the Forties Field, North Sea

Piégeage géologique de CO₂ dans un champ d'hydrocarbures mature. Modélisation à l'échelle bassin et réservoir du champ de Forties, mer du Nord

Institut français du pétrole

Corresponding author: jm@ketzer.com.br

Abstract

Numerical modelling is likely the only available tool to evaluate and predict the fate of CO₂ injected in deep geological reservoirs, and particularly in depleted hydrocarbon fields. Here we present a methodology which aims at evaluating the geological leaking risk of an underground storage using a depleted oil field as the host reservoir. The methodology combines basin and reservoir scale simulations to determine the efficiency of the storage. The approach was designed for the study of the reservoir after the injection of CO₂ and then does not take into account any CO₂ injection period. The approach was applied to the Forties field (North Sea) for which CO₂ behaviour was simulated for a 1000 y time period. Our findings suggest that local geological conditions are quite favourable for CO₂ sequestration. Possible residence time of CO₂ will be in the order of thousands of years and, thus such geological depleted hydrocarbon fields storage is probably a good alternative for a long term CO₂ sequestration. Additionally, results of this work can help to establish criteria to identify other mature hydrocarbon fields aimed for CO₂ sequestration.

Résumé

La modélisation numérique est l'un des seuls outils dont on dispose pour évaluer le devenir du CO₂ injecté dans les réservoirs géologiques profonds, et en particulier dans les gisements d'hydrocarbures exploités. Une fois calée sur la situation actuelle observée pour les roches et les fluides, elle peut être utilisée pour prédire la migration du gaz injecté, aussi bien dans le réservoir hôte que dans sa couverture. Nous présentons ici une méthode qui, en utilisant des modèles numériques déjà existants, permet une évaluation des risques de fuite du CO₂ liés à l'environnement géologique. Cette approche a été appliquée à un exemple réel, démontrant l'efficacité du champ de Forties en mer du Nord, vis-à-vis d'un piégeage du CO₂ sur une durée de l'ordre de 1000 a. Nous montrons que les résultats de simulation plaident en faveur d'un comportement favorable à la séquestration. Le temps de résidence calculé pour le CO₂ dépasse largement le millier d'années, ce qui rend ce mode de séquestration du carbone plus durable que beaucoup d'autres. De plus, cette étude contribue à fournir des critères pour définir d'autres champs d'hydrocarbures exploités favorables à la séquestration géologique du CO₂.