Kim, Nam-Hoon;Jung, Hyung-Sik;Kim, Gvan-Dek;Jeong, Hoonyoung;Shin, Hyundon;Kwon, Yi-Kyun;Choe, Jonggeun
The Journal of Engineering Geology
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v.28
no.2
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pp.183-192
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2018
It is imperative to inject carbon dioxide($CO_2$) into an aquifer for alleviating the emission of $CO_2$. However, faults in the aquifer can be reactivated due to pressure increasement. Analyses of pressure change of the aquifer is necessary to prevent the fault reactivation. In this research, we assess the stability of an aquifer in Pohang Yeongil bay by investigating the pressure variation of faults EF1 and EF2. Two scenarios, which repeat $CO_2$ injection and suspension during two years, are simulated. Each scenario includes cases of injection rates of 20, 40, and 100 tons/day. In addition, we analyze planned and predicted injection rates for each case. In case of 20 tons/day, the maximum pressure of faults is 65% of the reactivation pressure. Even if daily injection rates are increased to 40 and 100 tons/day, the maximum pressures are 71% and 80% of the reactivation pressures, respectively. For 20 and 40 tons/day cases, planned injection rates almost accord with predicted injection rates during whole simulation period. On the other hand, predicted injection rates are smaller than planned injection rates for the 100 tons/day case due to bottom-hole pressure limit of the injection well.
The worldwide issue of greenhouse gas reduction has recently drawn great attention to carbon capture and storage(CCS). In this study, we developed a 10,000 ton/year pilot injection plant for geological storage of carbon dioxide. Major components of the pilot plant include a pressure pump, a booster pump, and an inline heater to bring liquid carbon dioxide into its supercritical state. The test results show that the pilot plant readily achieves the injection pressure and temperature, showing satisfactory control performance. The overall power consumption is 2,000 ~ 2,500 W, more than 75% of which consumed by the pressure pump. This study will facilitate varied research on greenhouse gas reduction as the only domestically developed system for geological injection.
For a successful accomplishment of Carbon Capture Sequestration (CCS) projects, appropriate injection conditions should be designed and optimized for site specific geological conditions. In this study, we evaluated the effect of injection conditions such as injection temperature and injection rate on the geomechanical stability of CCS system in terms of TOUGH-FLAC simulator, which is one of the well-known T-H-M coupled analysis methods. The stability of the storage system was assessed by a shear slip potential of the pre-existing fractures both in a reservoir and caprock, expressed by mobilized friction angle and Mohr stress circle. We demonstrated that no tensile fracturing was induced even in the cold CO2 injection, where the injected CO2 temperature is much lower than that of the reservoir and tensile thermal stress is generated, but shear slip of the fractures in the reservoir may occur. We also conducted a scenario analysis by varying injected CO2 volume per unit time, and found out that it was when the injection rate was decreasing in a step-wise that showed the least potential of a shear slip.
Promising geological structures for carbon dioxide capture and subsurface storage include aquifers, depleted reservoirs, and gas fields. Among these, aquifers are gaining attention due to their potential for storing significant amounts of carbon dioxide compared to other geological structures. Therefore, there is a growing interest in enhancing carbon dioxide storage efficiency by understanding the characteristics of aquifers and developing technologies tailored to their properties. In this study, the storage efficiency of carbon dioxide injection following surfactant pre-injection into porous micro-models was evaluated. The results indicate that as the concentration of the surfactant solution injected prior to carbon dioxide injection increases, storage efficiency improves. Conversely, lower concentrations require more surfactant injection to enhance storage efficiency. Furthermore, under identical surfactant concentration conditions, the storage efficiency from surfactant pre-injection prior to supercritical carbon dioxide injection is approximately 30% lower compared to surfactant-co-solvent substitution as observed in previous studies. However, under the maximum concentration conditions investigated in this study, similar storage efficiencies to those of previous studies were achieved. These findings are expected to guide concentration determinations for surfactant application aimed at enhancing carbon dioxide storage efficiency in aquifers in future studies.
The fracturing by liquid carbon dioxide ($LCO_2$) as a fracking fluid has been an alternative to mitigate the environmental issues often caused by the conventional hydraulic fracking since it facilitates the fluid permeation owing to its low viscosity. This study presents how $LCO_2$ injection influences the breakdown pressure, acoustic emission, and fracture morphology. Three fracturing fluids such as $LCO_2$, water, and oil are injected with different pressurization rate to the synthetic and porous mortar specimens. Also, the shale which has been a major target formation in conventional fracking practices is also tested to examine the failure characteristics. The results show that $LCO_2$ injection induces more tortuous and undulated fractures, and particularly the larger fractures are developed in cases of shale specimen. On the other hand, the relationship between the fracturing fluids and the breakdown pressure shows opposite tendency in the tests of mortar and shale specimens.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.33
no.6
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pp.226-233
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2023
In this study, the basic physical properties and microstructure of concrete interlocking blocks with amount of different CO2 gas injection were analyzed according to determine the applicability of In-situ carbonation technology to construction secondary products. The amount of carbon dioxide gas injection was selected as 0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7 wt.% compared to cement amount. A lab-scale press equipment was designed to apply developed carbonation technology to real construction site. And mixer for stable CO2 gas injection was designed. Using the designed devices, CO2 gas injected samples were created and physical property of samples were performed. As a result of the physical property test, as the CO2 injection amount increased to 0.3 %, it showed higher strength behavior compared to the original mix. And more than 0.5 % samples showed lower strength behavior than original sample, but they satisfied the standard of concrete interlocking block. This results were determined that CO2 injection contributed to the creation of hydrates such as C-S-H. Therefore, the possibility of applying carbonation technology, which injects CO2 during mixing, to various secondary construction products was confirmed.
The engineering industry heavily relies on fossil fuels such as coal and petroleum to generate energy through combustion. However, this process emits carbon dioxide into the atmosphere, leading to global warming. To mitigate this issue, researchers have explored various methods to reduce carbon dioxide emissions, one of which is carbon dioxide underground storage technology. This innovative technology involves capturing carbon dioxide from industrial plants and injecting it into the saturated ground layer beneath the earth's surface, storing it securely underground. Despite its potential benefits, carbon dioxide underground storage efficiency needs improvement to optimize storage in a limited space. To address this challenge, our research team has focused on improving storage efficiency by utilizing surfactants. Furthermore, we evaluated how different carbon dioxide states, including gaseous, liquid, and supercritical, impact storage efficiency based on their respective pressures and temperatures within the underground reservoir. Our findings indicate that using surfactants and optimizing the injection rate can effectively enhance storage efficiency across all carbon dioxide states. This research will pave the way for more efficient carbon dioxide underground storage, contributing to mitigating the environmental impact of fossil fuels on the planet.
This thesis analysis the CARBO 3000 that is one of a $CO_2$ infuser and improve its effectiveness. The thesis designs H/W and S/W that controls the $CO_2$ infusing mass compared to the CARBO 3000. Specially the designed H/W has a newly CPU, LCD, a flow velocity controller, a solenoid valve and a flow sensor. Also the designed S/W is composed of GUI and the algorithm to control the $CO_2$ infusing mass. The designed and implemented the $CO_2$ Infuser in this thesis is tested for the performance. The commercial measuring sensor is used for the test. The testing results say that the designed and implemented the $CO_2$ Infuser in this thesis is much more accurate compared to the CARBO 3000 on $CO_2$ infusing.
Geological storage of carbon dioxide has been studying in advanced countries to reduce greenhouse gases and a pilot site for geological storage is also in operation in the deep saline aquifer. Seismic wave and electrical resistivity tomography methods are applicable to monitoring techniques and they are used to evaluate the distribution range and behavior of the carbon dioxide injected in the porous sandstone formations. This paper describes the construction of an experimental apparatus which consists of a high pressure vessel and a measurement system for geological storage of carbon dioxide. The experiment apparatus will be used to measure seismic velocities and resistivities during the injection of carbon dioxide at the supercritical phase in the porous sandstones.
Carbon dioxide is one of the greenhouse gases in the atmosphere and much research is underperforming in reducing carbon dioxide. Geological carbon dioxide storage is considered the primary technique for global warming prevention. So, technic development for storing carbon dioxide is required. Using surfactant is considered an effective material for geological carbon dioxide storage. However, research on using surfactants for carbon dioxide sequestration is not enough. In this study, a 2D micromodel experiment depends on the surfactant type (sodium dodecyl sulfate and sodium dodecylbenzene sulfonate), concentration and carbon dioxide injection rate. As result, geological carbon dioxide sequestration efficiency is increased according to surfactant concentration and carbon dioxide injection rate increase. However, efficiency no more increases after critical concentration and rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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