Güneybatı Araştırma Enstitüsü (SwRI), gerçek petrol ve gaz kuyusu ekipmanlarını, su veya hava ile test yapmak yerine, doğrudan süperkritik CO₂ kullanarak test etmenin bir yolunu geliştirdi.
Karbon yakalama, kullanım ve depolama (CCUS) için özel olarak tasarlanmış bu yeni test, sektörün yüksek basınçlı CO₂’yi yer altında güvenli bir şekilde işlemesine yardımcı olacak.
Temel sorun şu ki, bu gaz genellikle yer altına enjekte edildiğinde sıkıştırılıyor. CO₂ yaklaşık 87,8°F (31°C) sıcaklığın üzerinde ve yaklaşık 74 bar basıncın üstünde olduğunda, kritik noktasına ulaşır ve normal bir gaz veya sıvı gibi davranmayı bırakır.
Bunun yerine, sıvıya benzer yoğunluğa sahip, ancak gaz gibi akabilen ve nüfuz edebilen bir “süperkritik akışkan” haline gelir. Yoğunluğu, viskozitesi ve diğer özellikleri de basınç ve sıcaklıktaki nispeten küçük değişikliklerle önemli ölçüde değişebilir.
Sorun şu ki, CCUS kuyusundaki ekipman, hava veya su gibi geleneksel akışkanlarla test edildiğinde farklı şekilde davranabilir. Bu, valfler, elekler ve akış kontrol cihazları gibi bileşenleri içerir.
SwRI’nin sCO₂ testi için yeni çözümü
Bu ekipmanların görevi, CO₂’nin kaya formasyonuna nerede ve ne kadar hızlı girdiğini kontrol etmek, istenmeyen akışkanların kuyuda hareket etmesini önlemek ve genel olarak rezervuarın amaçlandığı gibi davranmasını sağlamaktır.
Tarihsel olarak, üreticiler bu bileşenleri su, hava veya başka uygun bir test akışkanı geçirerek test edebilirler. SwRI ‘nin açıklamasına göre, bu faydalıdır, ancak su süperkritik CO₂ (sCO₂) ile aynı değildir.
“Daha önce, yer altı araçlarının testleri temsilci akışkanlarla, örneğin su veya hava ile yapılıyordu, ancak bu süperkritik CO₂’nin derinlikteki davranışını tam olarak yansıtmaz” dedi, SwRI’nin Termofluidler Bölümü’nde program yöneticisi olan Jacqueline Manders.
“Gerçekçi kuyusu koşullarını sağlamak için, CO₂ ile test yapma ve yer altı araçlarının performansını ve o ortamdaki güvenilirliğini gözlemleme yeteneğini geliştirdik” diye ekledi.
sCO₂’nin farklı yoğunluk ve akış özelliklerine sahip olması nedeniyle, suyla mükemmel bir şekilde öngörülebilir davranış gösteren bir valf, gerçek sCO₂’ye maruz kaldığında farklı basınç düşüşleri, kuvvetler, titreşimler, erozyon veya kontrol özellikleri gösterebilir.
Yeni test, hem fiziksel hem de simüle edilmiş unsurları birleştiriyor. İlk olarak, özel bir sistem CO₂’yi gerçek yer altı ekipmanları üzerinden gerçekçi koşullar altında pompalıyor. Bu, SwRI’nin valfler gibi darboğazlardaki basınç kayıplarını ölçmesine olanak tanır.
Ayrıca akış hızlarını, titreşimi izlemeye ve nihayetinde ekipmanın uzun bir süre boyunca güvenilir olup olmadığını belirlemeye yardımcı olur. Simüle edilmiş unsurlar, aynı cihazın ayrıntılı bir 3D bilgisayar modelini kullanıyor.
Temel olarak, bu, hesaplama akışkan dinamiği (HAD) biçiminde olan, akış yollarını çok sayıda küçük bölgeye ayırarak hız, basınç, türbülans ve sıcaklık gibi şeyleri bileşen boyunca hesaplar. Amaç, modelin sonuçlarını mümkün olduğunca test sonuçlarıyla doğrulamaktır.
“Modeller, CO₂ özelliklerinin basınç, sıcaklık, akış türbülansı ve ısı transferi ile ilgili fiziksel özellikleri içerir” dedi, SwRI’nin Termofluidler Bölümü’nde araştırma mühendisi olan Dr. Raouf Tajik.
“Modelin tahminlerini test sonuçlarıyla karşılaştırdıktan sonra, ek fiziksel testlere gerek kalmadan farklı koşullar altında daha fazla senaryo çalıştırabiliriz” diye ekledi.
Temel olarak, SwRI artık karbon depolama kuyusu ekipmanlarını, aslında yer altında karşılaşacağı yüksek basınçlı CO₂ formunu kullanarak gerçek bir “provalara” tabi tutabiliyor ve ardından elde edilen verileri bilgisayar simülasyonlarını doğrulamak ve ekipmanın diğer koşullar altında nasıl performans göstereceğini tahmin etmek için kullanıyor.
Kaynak: Interesting Engineering
Bu Gelişmeyi Toplulukta Değerlendirin
Haber hakkındaki düşüncelerinizi, donanım deneyimlerinizi ve teknik sorularınızı topluluk üyeleriyle anlık olarak tartışın.
Bir yanıt yazın