Computed tomography-image analysis as a method to determine the propagation rate of the carbonation front

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Die Gewährleistung der langfristigen Zuverlässigkeit und Sicherheit ist die größte Herausforderung für Projekte zur geologischen Abscheidung von CO2. Da das Bohrloch von Injektions- und Überwachungsbohrungen der wahrscheinlichste Weg für den Austritt von CO2 in überliegende Formationen, Grundwasserleiter oder sogar an die Oberfläche sind, ist die Integrität der Bohrungen von größter Bedeutung. Eine schlechte Zonenisolierung, die durch das Versagen von Zementen auf Portlandbasis verursacht wird, die in diesen korrosiven Bohrlochumgebungen als Ringraumabdichtung verwendet werden, muss daher gründlich untersucht werden. Denn die Karbonatisierung dieses Materials in Gegenwart von CO2 und Wasser führt zu einer Zersetzung des Zements. Daher wird eine innovative Versuchseinrichtung in Form einer computertomographisch (CT) scannbaren In-situ-Testzelle eingesetzt, um die Langzeitwirkung von überkritischem CO2 auf die Zementmatrix unter dauerhaft aufrechterhaltenen simulierten Bohrlochbedingungen zu bestimmen. In dieser Masterarbeit werden die Ergebnisse dieses Langzeittests eines Zementsystems in einer korrosiven CO2-Umgebung im Bohrloch vorgestellt, wobei der Schwerpunkt auf dem Auswertungsverfahren für die, während des Experiments, durchgeführten CT-Scans liegt. Dieses Verfahren basiert auf der Anwendung von künstlichen neuronalen Netzen (ANN) und Algorithmen zur Zuordnung der einzelnen Pixel der CT-Bilder zu bestimmten Phasen und der anschließenden Durchführung präziser pixelbasierter Messungen. Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Veränderung des getesteten Zements, wenn dieser einer korrosiven CO2-Umgebung im Bohrloch ausgesetzt ist. Darüber hinaus wird die anfängliche Funktion als Gasmigrationspfad und die spätere Fähigkeit zur Selbstabdichtung von gebildeten Rissen im Zementkern aufgezeigt. Insbesondere der jeweilige Einfluss dieser beiden Erscheinungen, mit einem starken Anstieg in der Anfangsphase und einer stetigen Abnahme in späteren Phasen, auf die gemessene Ausbreitungsgeschwindigkeit der Karbonatisierungsfront wurde durch die durchgeführten Messungen charakterisiert.

Details

Titel in ÜbersetzungComputertomographie-Bildanalyse als Methode zur Bestimmung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Karbonatisierungsfront
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung15 Dez. 2023
StatusVeröffentlicht - 2023