Using Attention Weights to Determine Model Confidence

Los fluidos que se emplean en los ensayos son salmuera, con una concentración de 24.5 g/l (característica del acuífero salino profundo), y CO2. Sendos fluidos han de estar en las condiciones representativas del proceso de almacenamiento del CO2 en el acuífero. Para ello se someten a la presión y temperatura características del almacén que hacen que la salmuera se mantenga en estado líquido y el CO2 pase a estado supercrítico, una vez inyectado en el almacén.

Los fluidos se introducen en sendas bombas marca ISCO, la de salmuera que está confeccionada con material de Hastelloy para evitar la corrosión, y la de CO2 que está confeccionada con acero.

Dado que la salmuera se mantendrá en todo momento en estado líquido en el almacén se inyecta directamente desde la bomba. El llenado de la bomba de salmuera se efectúa sin ningún problema, la salmuera está en estado líquido y la bomba la recibe en estado líquido. En cambio, el CO2 necesitará un tratamiento especial que se describe a continuación. El CO2 se transfiere a la bomba desde botella de CO2 puro, donde se encuentra en estado líquido en equilibrio con el estado gaseoso. El CO2 se encuentra en la botella a la presión y temperatura de equilibrio, es decir, en todo momento se mueve sobre la línea de saturación.

3.1.34

Gráfica 3.11: Diagrama de fases del CO2

En este punto, cualquier variación de presión y/o temperatura en el CO2, puede provocar un cambio de fase en el mismo.

En un primer momento, se hicieron distintas pruebas de llenado directo de la bomba ISCO con CO2 líquido desde la botella. El CO2 pasaba a estado gaseoso y se comprimía antes de entrar en la muestra, dando lugar a una inyección de gas comprimido. Se iban variando caudales de llenado desde la botella (lo que implicaba mayores o menores caídas de presión en el proceso de llenado), con el fin de situarnos cerca de la región en la que el CO2 se encontraba en estado líquido. Posteriormente, se comprimía a 80 bar el CO2 gas en el interior de la bomba ISCO. Se concluyó que el proceso de licuefacción del CO2 no se consigue con un aumento de presión únicamente, pues, obviamente, lo que se obtiene es un gas comprimido, no licuado. Este proceso de licuefacción requiere de equipos especiales que realicen los distintos estadios de presión y temperatura para llevar el CO2 desde el estado gaseoso al estado líquido.

3.1.35

Fecha Caso T ext.

(ºC) Caudal llenado (ml/m) P de llenado (bar) Volumen en pistón tras compresión de CO2 (ml) 19/10/11 1 21 0,5 46,6 92,63 19/10/11 2 21 2,5 46,8 46,65 20/10/11 3 5 9 46,7 103,52 20/10/11 4 10 9 46,5 100,4

28/10/11 5 -18 Ver tabla siguiente 84

Tabla 3.2: Proceso de llenado directo de bomba ISCO con CO2 desde botella

Para evitar el cambio de fase se rodeó el pistón de la bomba con CO2 sólido o nieve carbónica, solución provisional y previa a la instalación de las camisas de enfriado de pistones de la bomba, y se realizó la inyección de CO2 gas (en un volumen comprimido muy pequeño). Por este motivo, las primeras curvas de permeabilidad relativa que se obtuvieron (y que no se incluyen en este estudio) fueron las correspondientes a un proceso de drenaje CO2 gas/salmuera. Tiempo T(ºC) botella CO2 T(ºC) pistón bomba Caudal llenado (ml/m) Presión (bar) Volumen en ISCO (ml) 14:15 19,8 -18 2,5 55,4 14:16 19,8 -18 5 55,1 14:17 19,8 -18 10 54,6 14:18 19,8 -18,5 10 53,8 59 14:19 19,8 -18,5 10 52,7 14:20 19,8 -18,5 10 52,2 73 14:21 19,8 -18,5 10 51,9 84 14:22 19,8 -18,5 20 52 101 14:23 19,2 -18 20 51,9 14:24 19 -18 30 51,9 143 14:25 18,7 -17 30 51,6 14:26 18,7 -16 40 51,4 14:27 18,6 -14 40 51,5 14:28 18,6 -14 40 51,5 14:29 18,5 -8 40 51,8 266,07

Tabla 3.3: Proceso de llenado en el caso 5

El volumen final de CO2 gas, comprimido, que se obtuvo tras el proceso de llenado con nieve carbónica y compresión fue de 84ml, cantidad insuficiente para realizar un ensayo prolongado,

por ejemplo en el caso de steady state.

Tras las primeras pruebas, se colocaron unas camisas de temperatura en los pistones de la bomba ISCO de CO2. Las camisas tienen un rango de T desde -30º a 30ºC. Para los ensayos de Permeabilidad Relativa, se estableció una temperatura de -20ºC que se consiguió mediante

3.1.36

Etanol que fue recirculado a través de las camisas desde el baño que mantiene la temperatura estable.

Una vez establecida la temperatura en las camisas, se rellenó la bomba ISCO con CO2 líquido procedente de la botella y se aseguró que se mantienía líquido en todo el recorrido hasta que llegó al intercambiador de calor situado en el interior de la estufa. Una vez que el CO2 alcanzó el intercambiador de calor adquierió la temperatura establecida y necesaria para que éste pasara a fase supercrítica junto con la presión de contrapresión establecida en el sistema (debe ser al menos de 75 bar). La presión de inyección (presión de poro o presión en el interior de la muestra) está relacionada con la permeabilidad absoluta, por lo que para mantener la presión de los fluidos superior a 74 bar, condición necesaria para que el CO2 se mantenga en fase supercrítica, fue necesario establecer esta contrapresión, pues si el valor de presión baja por debajo de los 74 bar, el CO2 cambia de estado.

Imagen 3.13 : Camisas de temperatura rodeando a los pistones de las bombas ISCO

Finalmente, se establecieron las mismas condiciones de presión y temperatura en los fluidos (60ºC y 75 bar) en los tres ensayos de permeabilidad relativa que se llevaron a cabo para el estudio del mecanismo trampa residual o capilar.

Tabla 3.4: Propiedades termodinámicas de la salmuera a 60ºC y rango de presión 70-90 bar. Ref. Nist gov.webbook

3.1.37

Tabla 3.5: Propiedades termodinámicas del CO2 a 60ºC y rango de presión 60-90 bar. Ref. Nist gov.webbook

De este modo los parámetros de los fluidos empleados en los ensayos de permeabilidad relativa fuerin los siguientes (a 60ºC).

Fluido Composición Estado Densidad

(gr/cc)

Viscosidad (cP)

Salmuera 24,5 g/l NaCl Líquido 0.987 0.468

CO2 puro Supercrítico 0.173 0.019

Tabla 3.6: Parámetros de los fluidos a 60ºC