Som en del av ett nationellt arbete för att minska utsläppet av koldioxid i luften, Kansas Geological Survey har gått samman med privata och offentliga partners för att hjälpa till att avgöra om koldioxid (CO) ₂ ) från industriella källor kan säkert och ekonomiskt injiceras under jord för långtidslagring och för att producera svåråtkomlig olja.

Porutrymmen i underjordiska bergenheter har använts i mer än ett sekel för att göra sig av med avfallsvätskor som producerats genom industriella processer, petroleumproduktion, kommunal vattenrening och annan verksamhet. Nu CO ₂ bortskaffande anses vara ett kommersiellt gångbart sätt att bekämpa klimatförändringarna.

Den gemensamma ansträngningen, känd som Integrated Midcontinent Stacked Carbon Storage Hub (IMSCS-HUB), är den andra fasen i det amerikanska energidepartementets flerfasiga CarbonSAFE-program. Dess mål är att undersöka geologin under ytan på platser i sydvästra Kansas och sydvästra Nebraska för att verifiera lönsamheten av att injicera CO ₂ i underjordiska bergskikt.

"Våra huvudmål under denna fas är att tillhandahålla allt nödvändigt bakgrundsarbete, såsom geologisk och teknisk karakterisering av lagringsplatsen, design av fångstanläggningar, infrastrukturdesign och insprutning som tillåter, sade Eugene Holubnyak, petroleumingenjör och projektets ledande utredare vid den geologiska undersökningen.

IMSCS-HUB-projektets uppgifter inkluderar borrning av två brunnar i Kearny County, Kansas, och en i Red Willow County, Nebraska, genomföra en seismisk undersökning och analysera insamlad data. Bland dess bidrag, KGS kommer att tillhandahålla geologisk modellering och karakterisering, petroleumteknik, 3-D seismisk tolkning och uppsökande.

Battelle, det vetenskapliga forsknings- och teknikföretaget som leder IMSCS-HUB-projektet, har redan slutfört seismiskt arbete på Kearny County-platsen. En icke-invasiv seismisk reflektionsundersökning utförs genom att skapa en vibration med sprängämnen eller specialutrustade fordon. De resulterande seismiska (ljud)vågorna, som återhämtar sig från olika bergarter och strukturer under ytan på unika sätt, registreras vid ytan och används för att producera bilder av bergskikt, tomrum, förkastningar och andra geologiska strukturer.

Ett dotterbolag till Berexco, ett Wichita-baserat prospekterings- och produktionsföretag, borrar för närvarande den första Kearny County-brunnen till cirka 6, 600 fot på djupet. Cirka 800 fot av det kommer att kärnas ut vid viktiga geologiska intervall, inklusive de oljeförande bergskikten. Kärnor är cylindriska segment, cirka 2 till 4 tum i diameter, som är uppfostrade intakta. Även om kärnborrning är dyrare än roterande borrning, som hackar stenen i små bitar, kärnor ger en mer komplett bild av den underjordiska miljön än hackad sten.

Kärnorna, borrrekord, och 3D-seismisk data kommer att göras tillgänglig för allmänheten när projektet är klart. Förutom att vara avgörande för kolavskiljning, Utilization and Storage (CCUS) projekt, resultaten kommer att vara en värdefull resurs för konventionell olje- och gasprospektering, geologisk forskning och andra aktiviteter.

"Omfattande 3-D seismiska datamängder, som den som förvärvades på Kearny County-anläggningen, är dyra och inte ofta tillgängliga för allmänheten, " Holubnyak sa. "Denna datauppsättning kommer att ge insikt om arkitekturen hos strukturer i underytan i hela regionen, där det finns många liknande strukturer. Vi hoppas att vi genom att analysera dessa data bättre kommer att förstå Arbuckle- och prekambriska källargränssnittet i ordoviciumåldern och andra geologiska formationer i Kansas."

Arbuckle Group är en porös stenformation som innehåller extremt saltvatten i västra Kansas, där den är skild från grundare, sötvattenakviferer med tusentals fot av ogenomtränglig sten. Bildandet är det viktigaste målet för CO ₂ lagring, och data som samlats in under IMSCS-HUB-undersökningen kommer att hjälpa till att avgöra om det säkert kan innehålla CO ₂ på lång sikt. Den prekambriska källaren, består av magmatisk och metamorf bergart, ligger direkt bakom Arbuckle i Kansas.

"Data på Precambrian/Arbuckle-gränssnittet är sparsamt, men det är viktigt för både grundläggande vetenskap och tillämpningar som CCUS, sa Holubnyak.

Under de senaste 10 åren, KGS energiforskningssektion har lett eller spelat en nyckelroll i fem storskaliga CCUS-projekt finansierade av U.S. Department of Energy. KGS-ledda ICKan (Integrated Carbon Capture and Storage for Kansas) var ett av tre fas I-projekt i DOE:s CarbonSAFE-program. I den fasen, KGS fick i uppdrag att utveckla en plan för att ta itu med utmaningarna och möjligheterna för CCUS i kommersiell skala i Kansas.

Intresset för att fånga och lagra koldioxidutsläpp återuppstod 2018 när Internal Revenue Service uppdaterade ett skatteincitament, känd som 45Q, för företag som är villiga att fånga och lagra CO ₂ . Olje- och gasproduktion, etanol, elproduktion, rörledning, jordbruk och andra industrier är stödberättigade.