Schwere

Jan 21, 2024

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 9400 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Viele Herausforderungen im Zusammenhang mit der Speicherung von Kohlendioxid (\(\hbox {CO}_2\)) in unterirdischem Gestein hängen mit der Injektion von Flüssigkeiten durch induzierte oder bestehende Bruchnetzwerke und der Art und Weise zusammen, wie diese Flüssigkeiten durch geochemische Wechselwirkungen verändert werden. Hier zeigen wir, dass die Flüssigkeitsmischung und die Karbonatmineralverteilung in Brüchen durch die schwerkraftbedingte chemische Dynamik gesteuert werden. Mithilfe optischer Bildgebung und numerischer Simulationen zeigen wir, dass ein Dichtekontrast zwischen zwei mischbaren Flüssigkeiten die Bildung eines Flüssigkeitsrinns niedriger Dichte verursacht, dessen Flächenausdehnung zunimmt, wenn die Bruchneigung von 90\(^\circ\) (vertikale Bruchebene) abnimmt ) bis 30\(^\circ\). Das Rinnsal bleibt über die Zeit erhalten und die Stabilität des Rinnsals wird durch die schwerkraftbedingte Bildung von 3D-Wirbeln gesteuert, die in einem laminaren Strömungsregime entstehen. Wenn eine homogene Ausfällung induziert wurde, bedeckte Calciumcarbonat die gesamte Oberfläche für horizontale Brüche (0\(^\circ\)). Bei Kluftneigungen von mehr als 10\(^\circ\) begrenzte die Rinnsalbildung jedoch die Flächenausdehnung des Niederschlags auf weniger als 15 % der Kluftoberfläche. Diese Erkenntnisse legen nahe, dass die Fähigkeit, \(\hbox {CO}_2\) durch Mineralisierung entlang von Brüchen zu binden, von der Ausrichtung des Bruchs im Verhältnis zur Schwerkraft abhängt, wobei horizontale Brüche eher gleichmäßig versiegelt werden.

Eine Methode zur Reduzierung von Kohlendioxid (\(\hbox {CO}_2\)) in der Erdatmosphäre besteht darin, eingefangenes \(\hbox {CO}_2\) in den Untergrund der Erde zu injizieren, wo es mehrere Mechanismen gibt, die Kohlendioxid einfangen können halte das \(\hbox {CO}_2\) an Ort und Stelle1. Die unterirdische \(\hbox {CO}_2\)-Speicherung im Gestein durch Mineralisierung2 ist eng mit den Eigenschaften der injizierten und natürlich vorkommenden Flüssigkeiten, der Reaktivität und Mineralogie entlang der Bruchflächen sowie der Morphologie und Konnektivität des Bruchnetzwerks verknüpft durch die die Flüssigkeiten fließen. Ein Feldexperiment in Island (Carbfix) zeigte, dass 95 % der 220 Tonnen \(\hbox {CO}_2\), die 2012 in ein unterirdisches Basaltreservoir injiziert wurden, in Calcit und andere Mineralien umgewandelt wurden3. Dabei wird \(\hbox {CO}_2\) in Wasser (Kohlensäure) gelöst und durch ein Bruchnetzwerk in eine Basaltformation injiziert. Die Kohlensäure bewirkt die Freisetzung von Kationen aus dem Basalt, die wiederum mit der Kohlensäurelösung zu Karbonatmineralien reagieren. Diese chemischen Prozesse verändern nicht nur die Bruchflächen, sondern beeinflussen auch die Zusammensetzung und Dichte der Flüssigkeiten und damit die Hydrodynamik und Flüssigkeitsmischung innerhalb des Bruchnetzwerks.

Dies wirft grundlegende Fragen auf, wie sich zwei mischbare Flüssigkeiten mit einem Dichtekontrast vermischen und in einem Bruch mineralische Niederschläge bilden. Es ist bekannt, dass die Mineralausfällung innerhalb einer Fraktur durch die Fließweggeometrie innerhalb einer Fraktur beeinflusst wird, die die Vermischung steuert4, durch die Diffusion und Dispersion von Flüssigkeiten, die das Ausmaß und die räumliche Verteilung von Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen und Mineralisierung5 steuert, und durch die Mineralheterogenität entlang die Bruchfließwege, die die Art der induzierten Mineralausfällung beeinflussen4,6,7,8,9,10. Ein Schlüsselfaktor, der in früheren Studien jedoch nicht berücksichtigt wurde, ist der Einfluss der Bruchorientierung relativ zur Schwerkraft auf die chemische Dynamik. Bei horizontalen Frakturen kommt es zu einer Flüssigkeitsentmischung, wenn die injizierten Flüssigkeiten unterschiedliche Dichten haben und die weniger dichte Flüssigkeit auf der dichteren Flüssigkeit ruht. Bei mischbaren Flüssigkeiten kann ein Dichtegradient zu Instabilitäten wie doppelt diffusionsinduziertem Fingering11, konvektionsbedingter Vermischung12 sowie Rayleigh-Taylor-Instabilitäten13,14 führen. Eine Schlüsselfrage ist, wie sich diese Instabilitäten auf die Flüssigkeitsmischung und damit auf die Mineralausfällung über eine geneigte Bruchebene auswirken.

In diesem Artikel kombinieren wir visuelle Laborexperimente und numerische Modellierung, um zu zeigen, dass die durch die Schwerkraft gesteuerte chemische Dynamik die Vermischung von Flüssigkeiten und die Niederschlagsverteilung innerhalb eines gleichmäßigen Öffnungsbruchs steuert. Wir zeigen, dass ein Dichtekontrast zwischen den beiden Flüssigkeiten dazu führen kann, dass die weniger dichte Flüssigkeit in einem schmalen Rinnsal eingeschlossen wird. Die Größe des Rinnsals hängt von der Ausrichtung der Bruchebene relativ zur Schwerkraft ab. Die Form und Stabilität des Rinnsals werden durch schwerkraftinduzierte 3D-Wirbel in einem laminaren Strömungssystem beeinflusst, und die Wirbel beeinflussen auch die Mischungslinien und die räumliche Verteilung von Carbonatniederschlägen über die Bruchebene. Das Vorhandensein schwerkraftbedingter Instabilitäten in einem laminaren Regime hat das Potenzial, die Gestaltung und den Betrieb unterirdischer Vorgänge bei der Sequestrierung von \(\hbox {CO}_2\) durch das Einfangen von Mineralien in gebrochenem Gestein zu beeinflussen. Frakturen im Untergrund können sich je nach Ausrichtung unterschiedlich verschließen und dadurch die Fähigkeit einer Fraktur zur Selbstheilung beeinträchtigen, insbesondere wenn sie vertikal ausgerichtet ist. Es ist wahrscheinlicher, dass horizontale Brüche gleichmäßig durch mineralische Ausfällungen verschlossen werden.

Experimente mit nicht reaktiven Flüssigkeiten wurden durchgeführt, um zu verstehen, wie sich ein Dichtekontrast allein auf die Vermischung zweier Flüssigkeiten in geneigten Brüchen (100 mm x 100 mm) mit einer gleichmäßigen Öffnung von 2 mm auswirkt (Abbildung S1 in den Zusatzinformationen). Die dichtere Lösung 1 bestand aus \(\hbox {Na}_2\) \(\hbox {CO}_3\), NaCl und Wasser (siehe Tabelle S1 in den Zusatzinformationen) und wurde durch die linke Einlassöffnung eingeführt. Die weniger dichte Lösung, Lösung 2, wurde durch die rechte Einlassöffnung eingeführt und bestand nur aus \(\hbox {Na}_2\) \(\hbox {CO}_3\) und Wasser, was einen Dichtekontrast von etwa 7,1 % ergab. . Lösung 1 enthielt auch Bromkresolgrün, um die Abbildung der beiden Lösungen zu ermöglichen (Abb. 1). Zunächst wurde die Bruchfläche mit Lösung 2 gesättigt und dann wurden beide Flüssigkeiten gleichzeitig mit der gleichen Geschwindigkeit in die Bruchfläche gepumpt. Eine Rate von 0,17 ml/min wurde verwendet, um sicherzustellen, dass die Bedingungen im laminaren Strömungsbereich lagen (Reynolds-Zahl \(\sim 1,34\)). Lösung 2 wurde durch den rechten Anschluss eingepumpt (Abbildung S1), während die dichtere Flüssigkeit (Lösung 1) mit derselben Durchflussrate durch den linken Anschluss eingepumpt wurde. (Hinweis: Die Filme SM7 und SM8 der Flüssigkeitsinvasion für 0\(^\circ\) und 90\(^\circ\) finden Sie in den Zusatzinformationen.)

Anfänglich führte der Dichtekontrast zwischen den beiden Flüssigkeiten zu einer durch die Schwerkraft verursachten Flüssigkeitsschichtung (nach 25 Minuten in Abb. 1), wobei die weniger dichte Flüssigkeit (weiß) über der dichteren Flüssigkeit (blau) lag. Für die Bruchneigung von 90\(^\circ\) wurde beobachtet, dass sich direkt über der Einlassöffnung der weniger dichten Flüssigkeit ein schmaler Rinnsal aus weniger dichtem Fluid bildete. Bei Bruchneigungen größer als 0\(^\circ\) wird beobachtet, dass das Rinnsal auch dann bestehen bleibt, wenn Lösung 2 vollständig durch die dichtere Lösung 1 aus der Bruchebene verdrängt wurde (75 Minuten). Die Breite des Rinnsals nahm mit abnehmendem Bruchneigungswinkel von 90\(^\circ\) auf 15\(^\circ\) zu (Abb. 2). Bei Neigungswinkeln größer als 0\(^\circ\) stabilisierte sich die Rinnsalgröße nach 167 Minuten und änderte sich in den verbleibenden 133 Minuten eines Experiments nicht in ihrer räumlichen Ausdehnung.

Verbesserte digitale Bilder von Mischexperimenten mit nicht reaktiven mischbaren Flüssigkeiten. Jede Spalte repräsentiert unterschiedliche Zeiten während der Experimente (25, 50, 75, 167 und 250 Minuten nach Beginn des Pumpens beider Flüssigkeiten) und jede Zeile repräsentiert einen anderen Bruchneigungswinkel. Die weniger dichte Lösung 2 wurde durch den rechten Anschluss und Lösung 1 durch den linken Anschluss eingepumpt. (Siehe Zusatzinformationen zu den Anschlussstandorten in Abbildung S1.)

Diese experimentellen Beobachtungen zeigen, dass bei Brüchen die Vermischung und räumliche Verteilung mischbarer, nicht reaktiver Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Dichten durch die relative Ausrichtung zwischen der Bruchebene und der Schwerkraft beeinflusst wird. Der Dichtekontrast in einem vertikalen Bruch beschränkt die weniger dichte Flüssigkeit auf einen schmalen Weg und verursacht hydrodynamische Instabilitäten, die blasenartige Strukturen entlang des Rinns erzeugen (z. B. Abb. 1 90\(^\circ\) bei 250 Minuten). Beispielsweise werden bei einem Neigungswinkel von 90\(^\circ\) diskrete Blasen der weniger dichten Lösung beobachtet (Abb. 1 für Zeiten von 50–250 Minuten). Während bei Bruchneigungen von 30\(^\circ\) und 60\(^\circ\) Wellen entlang des Umfangs der Rinnsalbahn bei 50 und 75 Minuten beobachtet werden (Abb. 2 links). Das Rinnsal gabelt sich in der Nähe des Auslasses in zwei Zweige für Bruchneigungen von 15\(^\circ\) und 30\(^\circ\).

Abbildung 2a–f zeigt einen Vergleich der Rinnsalgeometrie 250 Minuten nach Beginn der gleichzeitigen Flüssigkeitsinvasion für die verschiedenen Bruchneigungen. Um die weniger dichte Lösung in den Bildern zur Schätzung der Fläche zu verbessern, wurde ein MATLAB-basierter Code verwendet, um den Hintergrundgradienten der Flüssigkeitsdichtekonzentration zu subtrahieren. Die Fläche des weniger dichten Lösungsbereichs wurde aus dem verarbeiteten Bild für die verschiedenen Neigungswinkel ausgewertet und dann mit der Fläche der Bruchebene normiert, um den in Abb. 2g gezeigten Anteil der Bruchfläche zu ergeben. Mit abnehmendem Bruchneigungswinkel nahm die Fläche des weniger dichten Rinnsal zu. Die Änderung der Fläche mit dem Neigungswinkel wird durch csc(\(\theta\)) erfasst, das mit der Schwerkraftkomponente parallel zur Bruchebene zusammenhängt.

(a) Optische Falschfarbenbilder der Rinnsgeometrie für (a–f) Bruchneigungen von 0\(^\circ\), 15\(^\circ\) 30\(^\circ\), 45\(^ \circ\), 60\(^\circ\), 75\(^\circ\) und 90\(^\circ\) nach 250 Minuten. (g) Anteil der vom Rinnsal bedeckten Bruchfläche als Funktion der Bruchneigung (Einschub zeigt Neigungswinkel).

Es wurde beobachtet, dass die Rinnsalbildung die Flüssigkeitsmischung über die Bruchfläche hinweg und damit auch die Flüssigkeitskonzentrationen beeinflusst. Abbildung 3 zeigt die zeitliche Entwicklung der Konzentration der dichten Flüssigkeit (Lösung 1) für die verschiedenen Bruchneigungen (Einzelheiten siehe Abschnitt 5 der Zusatzinformationen). Die Lichtintensität gibt Aufschluss über die prognostizierte durchschnittliche Konzentration und kann nicht auf den tatsächlichen Grad der Mischung schließen. Die 2D-Projektkonzentration reicht jedoch aus, um die Auswirkungen der Bruchorientierung auf Ausbreitungsmuster zu verstehen. Außerdem lässt sich die Mischung anhand unserer Experimente mit Niederschlag und numerischen 3D-Simulationen, die in den nächsten Abschnitten vorgestellt werden, besser verstehen. Die Konzentration der Lösung 1 erreicht im horizontalen Bruch (0\(^\circ\)) im Gegensatz zu den anderen Bruchneigungswinkeln nie 100 % (blaue Bereiche). Bei 0\(^\circ\) trennen sich die Flüssigkeiten senkrecht (dh in der 2-mm-Öffnung) zur Bruchebene (Einschub in Abb. 3), wobei die weniger dichte Flüssigkeit auf der dichteren Flüssigkeit reitet. Bei hohen Neigungswinkeln (45\(^\circ\) bis 75\(^\circ\)) enthalten am Ende des Experiments fast 80 % der Bruchebene nur die hochdichte Flüssigkeit (100 % Lösung 1 blau). Regionen). Aufgrund der Geometrie des durch die Schwerkraft induzierten Rinnsals erfolgt die Vermischung der Flüssigkeiten rund um den Rand des Rinnsals und an der eindringenden Grenzfläche zwischen den Lösungen 1 und 2 für die Dauer von \(< 80\) Minuten. in geneigten Brüchen, also an der Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten. Mit abnehmendem Neigungswinkel nimmt die räumliche Ausdehnung der Vermischung zu. Für Bruchneigungen von \(0^\circ\)–\(30^\circ\) und \(90^\circ\) haben die Flüssigkeitskonzentrationen den stationären Zustand erreicht. Bei Neigungen von \(45^\circ\)–\(75^\circ\) ändern sich die Konzentrationen jedoch immer noch mit der Zeit, was darauf hindeutet, dass sowohl Flüssigkeitssegregation (Abb. 3) als auch Rinnsalbildungsprozesse zur Flüssigkeitsvermischung beitragen.

(a–g) Konzentration der dichteren Flüssigkeit (Lösung 1) als Funktion der Versuchszeit. Der Einschub zeigt eine Skizze der Flüssigkeitssegregation als Funktion des Bruchneigungswinkels.

Bei Bruchneigungen von 15\(^\circ\)–90\(^\circ\) werden Blasen und Wellen in den Rinnsalen beobachtet (Abb. 1). Instabilitäten können sowohl durch Geschwindigkeits- als auch durch Dichteunterschiede zwischen zwei Flüssigkeiten entstehen. In unseren Experimenten entsteht ein Geschwindigkeitskontrast zwischen den beiden Flüssigkeiten, obwohl die Flüssigkeiten mit der gleichen Geschwindigkeit eingepumpt werden, da die Bildung eines Rinnsals die Fläche verringert, durch die Lösung 2 fließt. Kelvin-Helmholtz (KH)-Instabilitäten treten entlang der Grenzfläche zwischen zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten auf15. Studien mit horizontalen Hele-Shaw-Zellen ergaben, dass die Wellenlänge von KH-Instabilitäten zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Dichten und Viskositäten durch die Apertur der Zelle beeinflusst wird. Bei einer festen Apertur nahm die Wellenlänge der Grenzfläche zwischen Gas und Öl mit der Entfernung vom Einlass zu16. Rayleigh-Taylor (RT)-Instabilitäten können auch an der Grenzfläche zwischen zwei Flüssigkeiten auftreten, wenn sich die Dichten unterscheiden13. Bei Untersuchungen von RT-Instabilitäten in einer vertikalen Hele-Shaw-Zelle17,18 wurde beobachtet, dass die Wellenlänge \(\lambda\) der Instabilitäten entlang der Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten von der Apertur b abhängt, insbesondere \(\lambda). \sim 2b/3\), wenn die Diffusion vernachlässigbar ist (d. h. große Peclet-Zahl, \(Pe = b3\delta \rho g/\mu D\), wobei \(\mu\) die Viskosität ist, \(\delta \rho \) ist der Dichteunterschied, g ist die durch die Schwerkraft verursachte Beschleunigung). Wenn Pe klein ist, dann ist \(\lambda = b/Pe\).

Wir haben den Blasenabstand und/oder die Welligkeitswellenlänge zu zwei verschiedenen Zeitpunkten gemessen, um festzustellen, ob sich der Merkmalsabstand im Laufe der Zeit verändert hat. Abbildung 4 zeigt den in den Rinnsalen beobachteten Blasen-/Wellenabstand für die Bruchneigungen von 15\(^\circ\) - 90\(^\circ\) für Zeiten von 83,33 und 250 Minuten nach Beginn des Pumpens. Der Abstand wurde durch Messung des Abstands zwischen den aufeinanderfolgenden Ausbuchtungen entlang des Rinnsals in den Bildern ermittelt. Der durchschnittliche Abstand zwischen den Wellen/Blasen für Bruchneigungen von 15\(^\circ\) bis 75\(^\circ\) liegt zwischen 5,87 und 6,74 mm und variiert mit der Entfernung vom Einlass, was im Widerspruch zu den Beobachtungen für KH steht Instabilitäten für nicht mischbare Flüssigkeiten16. Für den 90\(^\circ\)-Fall beträgt der Abstand zwischen den blasenartigen Merkmalen 3,51 mm und ist zwischen 83,33 min und 250 min relativ konstant. Der mittlere Blasen-/Wellenabstand vergrößerte sich bei Neigungswinkeln von 45\(^\circ\) auf 75\(^\circ\). Die gemessenen Abstände liegen in der Größenordnung der erwarteten Wellenlänge \(\lambda\) aus Rayleigh-Taylor (RT)-Instabilitäten. Hydrodynamische Instabilitäten wirken sich auf die Geometrie der Mischlinie zwischen den beiden Flüssigkeiten aus, was wichtig ist, wenn die beiden Flüssigkeiten reaktiv sind und sich Ausfällungen bilden, und der Merkmalsabstand der Instabilitäten wird durch die Schwerkraft im Hinblick auf die Bruchneigung beeinflusst. Die Abstandsanalyse zeigt, dass die Instabilitäten wahrscheinlich durch RT-Instabilitäten und nicht durch KH-Instabilitäten verursacht werden.

Werte des Abstands zwischen den Wellen bei Winkeln von 15\(^\circ\) bis 90\(^\circ\) bei T=83,33 Minuten und T=250 Minuten. Die Öffnung beträgt 2 mm; Die Pumprate beträgt 0,17 ml/min für Lösung 1 und 2; Der Dichtekontrast beträgt 1111/1031,8. Das kleine Quadrat stellt den Mittelwert dar und die linke und rechte Grenze stellen das Minimum bzw. Maximum dar.

Wir führten 3D-Porenskalensimulationen durch, um die Mechanismen zu bestimmen, die zur Bildung und Instabilität der in den Experimenten beobachteten Rinnsale führen. Für einen vertikal geneigten Bruch wurden Simulationen durchgeführt, um zu untersuchen, wie zwei gleichzeitig in einen Bruch gepumpte Flüssigkeiten zur Rinnsalbildung führen. Zum Vergleich wurde die Simulation zunächst ohne Dichtekontrast (Abb. 5c, d) und dann mit demselben Dichtekontrast (Abb. 5a, b) durchgeführt, der in den Experimenten verwendet wurde. Die maßgeblichen Gleichungen, die in den Simulations- und Modellierungsannahmen verwendet werden, finden Sie in Abschnitt 6 der Zusatzinformationen. Tabelle S.5 listet die Simulationsparameter für die Flüssigkeiten für jeden Fall auf. Die tiefengemittelten Konzentrationsfelder und Stromlinien sind in Abb. 5 dargestellt. Die tiefengemittelten Konzentrationsfelder wurden durch Mittelung der Konzentrationswerte in der Öffnungsrichtung erhalten, und die Stromlinien wurden basierend auf den 3D-Geschwindigkeitsfeldern erstellt. Durch den Vergleich der tiefengemittelten Konzentrationsfelder und Stromlinien wird bei einem Dichteunterschied zwischen den beiden Flüssigkeiten festgestellt, dass die leichtere Flüssigkeit auf einen schmalen Pfad, dh ein Rinnsal, beschränkt ist (Abb. 5a). Ohne Dichteunterschied entsteht kein Rinnsal (Abb. 5c) und die Stromlinien werden aufgelockert (Abb. 5d). Die Tatsache, dass der horizontale Bruch mit Dichteunterschied (Abb. 1 obere Reihe) und der vertikale Bruch ohne Dichteunterschied (Abb. 5) nicht zur Bildung eines Rinns führen, bestätigt, dass sowohl der Dichteunterschied zwischen den Flüssigkeiten als auch die Bruchorientierung mit zur Erdanziehung sind für die Rinnsalbildung erforderlich.

(a) Tiefengemitteltes Konzentrationsfeld in x- und y-Richtung (dh Bruchebene) für den Fall, dass die beiden Flüssigkeiten unterschiedliche Dichte haben; (b) Stromlinien für den Fall, dass die beiden Flüssigkeiten unterschiedliche Dichte haben; (c) tiefengemitteltes Konzentrationsfeld für den Fall, dass die beiden Flüssigkeiten die gleiche Dichte haben; (d) Stromlinien für den Fall, dass die beiden Flüssigkeiten die gleiche Dichte haben.

Anhand der Stromlinien (Abb. 5b) lässt sich das Auftreten mehrerer Wirbel um das Rinnsal beobachten. Die gesamte Rinnsalform blieb erhalten, die Rinnsalform war jedoch instabil und zeigte im Laufe der Zeit kleine Schwankungen. Dieses Phänomen ähnelt der Kelvin-Helmholtz-Rayleigh-Taylor-Instabilität, die entsteht, wenn Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte eine relative Geschwindigkeit haben. Die Wirbelströmungsstrukturen in der Nähe des Rinnsals ähneln den Konvektionsrollen, die durch die Rayleigh-Benard-Instabilität verursacht werden, ein bekanntes Phänomen, das durch einen Dichtegradienten aufgrund eines Temperaturunterschieds verursacht wird. Wenn sich eine wärmere Flüssigkeit unter einer kälteren Flüssigkeit befindet, induziert der durch den Temperaturgradienten verursachte Dichtegradient eine Auftriebskraft. Die wärmere, leichtere Flüssigkeit bewegt sich nach oben und die kältere, schwerere Flüssigkeit sinkt ab, was zu einem Strömungsmuster aus Konvektionsrollen führt. Die Rotation der Rollen ist normalerweise stabil und eine kleine Störung hat keinen Einfluss auf die Stabilität der Rollen. Eine größere Störung kann jedoch die Rotation beeinträchtigen und eine instabile Strömung auslösen19,20. In unserem System gibt es zwar keinen Temperaturunterschied, aber einen Dichteunterschied, der durch den Konzentrationsunterschied zwischen den Flüssigkeiten verursacht wird und dazu führt, dass die leichtere Flüssigkeit nach oben und die dichtere Flüssigkeit nach unten fließt. Somit führt die Auftriebskraft aufgrund des Konzentrationsunterschieds zwischen den beiden Flüssigkeiten zu einer Rayleigh-Taylor-Instabilität, die instabile Wirbelströmungsstrukturen in der Nähe des Rinnsals verursacht13,14. Zusätzlich zur Auftriebskraft besteht eine Relativgeschwindigkeit zwischen der Rinnsalströmung und der Hintergrundströmung. Die Fließgeschwindigkeit ist größer als die der umgebenden Flüssigkeit, da die injizierte Flüssigkeit durch einen schmalen Pfad (dh den Fließkanal) fokussiert wird. Die Kombination aus Dichtekontrast und Relativgeschwindigkeit beeinträchtigt die Stabilität der Konvektionswalzen und führt zu einer instabilen Wirbelströmung. Diese instabile Wirbelströmung ist die Ursache für die Instabilität des Rinnsals und beeinflusst durch Wirbelströmungsbewegungen die Form des Rinnsals. Darüber hinaus kontrollieren die komplexen 3D-Stromlinien um die Wirbel stark die Vermischung entlang des Rinns, was wiederum die Breite und Instabilität des Rinns beeinflusst.

Durch die numerischen 3D-Simulationen kommen wir zu dem Schluss, dass ein Dichteunterschied zwischen Flüssigkeiten in einem geneigten Bruch zur Rinnsalbildung führen kann. Die Wirbel werden wahrscheinlich durch eine Kombination aus Dichtekontrast und Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Flüssigkeiten induziert. Die Wirbel sind im Laufe der Zeit symmetrisch in Bezug auf das Rinnsal, wodurch die gesamte Rinnsalgeometrie erhalten bleibt.

Es wird erwartet, dass die Bildung von Rinnsalen in geneigten Brüchen die Mineralisierung entlang von Brüchen beeinflusst, da die Rinnsalbildung die Vermischungslinien zwischen Flüssigkeiten begrenzt und die Flächenausdehnung begrenzt, in der eine Flüssigkeit mit dem Gestein interagieren kann. Um diese Hypothese zu testen, wurde eine Ausfällung von Calciumcarbonat (\(\hbox {CaCO}_3\)) in den Brüchen mit einheitlicher Öffnung (2 mm) (100 x 100 \(\hbox {mm}^2\)) für verschiedene Bruchneigungen induziert . Eine homogene Ausfällung wurde unter Verwendung von Lösung 3 (dichter, durch den linken Einlass eingeführt) mit einer Konzentration von 1 mol/L Calciumchlorid (\(\hbox {CaCl}_2\)) in wässriger Lösung und Lösung 4 (weniger dicht, durch den rechten Einlass eingeführt) induziert Einlassanschluss) mit einer Konzentration von 0,3 mol/L Natriumcarbonat (\(\hbox {Na}_2\hbox {CO}_3\)) in wässriger Lösung (siehe Tabelle S.2 in den Zusatzinformationen). Diese Flüssigkeiten erzeugen die folgende Reaktion:

Dadurch fällt \(\hbox {CaCO}_3\) aus der Lösung aus (Abb. 6a). Wie bei den Experimenten ohne Niederschlag wurde der Bruch zunächst mit der weniger dichten Lösung 4 gefüllt und dann wurden beide Lösungen gleichzeitig mit einer konstanten Durchflussrate (0,17 ml/min) 5 Stunden lang in den Bruch gepumpt. Alle 5 Sekunden wurden digitale Bilder aufgenommen.

REM-Bild von (a) homogenen und (b) heterogenen Calciumcarbonat-Niederschlägen, die mit den Gleichungen erzeugt wurden. (1) und (2–4) bei einer horizontalen Fraktur.

Abbildung 7 bietet einen Vergleich der \(\hbox {CaCO}_3\)-Ausscheidungsverteilung für Brüche mit Neigungen von 0\(^\circ\) (Bruchebene senkrecht zur Schwerkraft) und 90\(^\circ\) (Bruch). Ebene parallel zur Schwerkraft). Im horizontalen Bruch (0\(^\circ\) Abb. 7a) werden \(\hbox {CaCO}_3\) Ausscheidungen über die gesamte Bruchebene hinweg beobachtet, da eine Vermischung entlang der Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten, d. h. der, auftritt Die Grenzfläche ist im Wesentlichen horizontal, da die weniger dichte Flüssigkeit auf der dichteren Flüssigkeit reitet (Abb. 3). Die Niederschlagsverteilung unterscheidet sich im vertikalen Bruch (90\(^\circ\) Abb. 7b). Über der Öffnung mit der weniger dichten Flüssigkeit (\(\hbox {Na}_2\) \(\hbox {CO}_3\) Port in Abb. 7b) ist ein schmaler Rinnsal aus Calciumcarbonat-Niederschlägen zu beobachten. Um zu beobachten, wie sich die Flüssigkeitskomponenten während des reaktiven Mischflusses in geneigten Brüchen vermischen, wurden auch Experimente mit pH-Farbstoffindikatoren durchgeführt, die den Lösungen zugesetzt wurden (Tabelle S2). Lösung 3 wurde mit Bromkresolpurpur gefärbt, das zunächst gelb ist (pH < 5,2). Die weniger dichte Lösung 4 wurde mit Bromkresolgrün gefärbt, das zunächst blau ist (pH > 5,4). Als sich die beiden Lösungen in einem Bruch vermischten, stieg der pH-Wert und überschritt 6,8, was dazu führte, dass sich die gemischten Flüssigkeiten violett verfärbten. Abbildung 8 zeigt digitale Bilder der Fraktur für 25, 50, 75, 167 und 250 Minuten nach Beginn des gleichzeitigen Pumpens der Lösungen 3 und 4. Genau wie im nicht reaktiven Fall (Abb. 1) wurde die Fraktur zunächst gefüllt mit weniger dichter Lösung 4 (blau in Abb. 8 nach 25 Minuten) für das Experiment mit reaktiven mischbaren Flüssigkeiten. Wenn die weniger dichte Lösung 4 verdrängt und mit der dichteren Lösung 3 vermischt wird, ändert sich die Farbe zu Lila.

Verteilungen von ausgefälltem Calcit in Brüchen mit einer Neigung von (a) 0\(^\circ\) und (b) 90\(^\circ\).

Entwicklung von Ausscheidungen in einer Bruchfläche im Laufe der Zeit. Die Bruchorientierung relativ zur Schwerkraft ist in der unteren linken Ecke jeder Zeile und die Zeit oben in jeder Spalte angegeben. Farben werden verwendet, um die Flüssigkeitskomponenten anhand des pH-Werts zu identifizieren (gelb – Lösung 3, blau – Lösung 4, lila – Mischung aus Lösungen 3 und 4), und weißliche Bereiche enthalten Calcit-Niederschläge. Hinweis: Lösung 3 wird über den linken Anschluss und Lösung 4 über den rechten Anschluss eingepumpt. (Einzelheiten zum Versuchsaufbau finden Sie in den Zusatzinformationen Abschnitt 2 und Filme der Niederschlagsbildung finden Sie in den Zusatzfilmen M1 - M6).

Der Einfluss des Bruchneigungswinkels auf die Flüssigkeitsmischung zeigt sich auf zwei Arten: (1) in der räumlichen Verteilung der Calciumcarbonat-Niederschläge und (2) in der Dicke der Niederschläge. Bei allen Bruchneigungen kam es zunächst über die gesamte Bruchebene zu einer Vermischung der beiden Flüssigkeiten, da der Bruch zunächst mit der leichten Lösung gesättigt war (Lösung 4). Wenn beide Lösungen gleichzeitig in den Bruch gepumpt werden, sinkt die dichtere Lösung 3 ab und verdrängt dann die leichtere Lösung 4 und bildet eine gleichmäßige Front, d. h. eine horizontale Linie, die die Bruchebene überspannt (Abb. 8 für Zeiten von 25–75 Minuten und siehe Filme). SM1 – SM6 in den Zusatzinformationen, um die anfängliche Niederschlagsfront anzuzeigen. Ungemischte dichte Flüssigkeit wird in der Nähe der Einlassöffnung für Zeiten \(> 75\) Minuten und Neigungswinkel \(>30^\circ\) beobachtet. Sobald die dichtere Lösung den Auslass erreicht hat (Zeit > 75 Minuten), wird die weniger dichte Lösung wieder aufgefüllt Front, die zu einer kontinuierlichen Bildung von Niederschlägen entlang der horizontalen Front führt. Abhängig von der Bruchneigung setzten sich die Niederschläge jedoch entweder von der horizontalen Vorderseite ab (regneten herab) und sammelten sich rund um den Brucheingang an, oder sie lagerten sich über die gesamte Bruchebene ab. Die Sedimentation der Niederschläge in einlaufnahen Regionen erfolgte bei Bruchneigungen von 45\(^\circ\) bis 90\(^\circ\). Während bei Brüchen mit einer Neigung von 90\(^\circ\) kontinuierlich Niederschläge von vorne herabregneten, war bei einer Neigung von 45\(^\circ\) bis 75\(^\circ\) eine kritische Masse an Niederschlägen erforderlich. Als eine kritische Masse erreicht war, rutschten die Niederschläge die geneigte Bruchebene hinunter und sammelten sich in der Nähe des Brucheingangs. Dies wurde bei Brüchen mit einer Neigung von 15\(^\circ\) oder 30\(^\circ\) nicht beobachtet. Dies legt nahe, dass der Haftreibungskoeffizient für die Niederschläge zwischen tan (30\(^\circ\)) und tan (45\(^\circ\)) liegt, obwohl man auch viskose Widerstandskräfte aus den fließenden Lösungen berücksichtigen muss .

Bei Bruchneigungen von 45\(^\circ\)–90\(^\circ\) erscheint bei Zeiten > 75 Minuten Gelb im Bild, was auf eine hohe Konzentration von Lösung 3 hinweist, die nicht mit der weniger dichten Lösung interagiert 4. Wie im nichtreaktiven Fall ist die weniger dichte Flüssigkeit im Wesentlichen auf ein schmales Rinnsal beschränkt (blauer Pfad rechts im Bild), während die dichtere Flüssigkeit den Bruch füllte. Infolgedessen war die Niederschlagsbildung nach der anfänglichen Verdrängung des weniger dichten Fluids bei hohen Neigungswinkeln auf einen schmalen Pfad entlang des weniger dichten Fluidrinns (Abb. 8) beschränkt. Der Niederschlag entlang der Ränder des Rinns reichte aus, um die Strömung in der Öffnung an diesen Stellen zu blockieren und so eine Vermischung und die Bildung zusätzlicher Niederschläge zu verhindern.

Die Änderung der Niederschlagsausdehnung über die Bruchebene ist in Abb. 9 dargestellt. Das Referenzbild wurde als das Bild definiert, das aufgenommen wurde, nachdem die Reaktionsfront den Auslass erreicht hatte. Das Referenzbild wurde von allen Bildern subtrahiert, um die Änderung der Menge und räumlichen Verteilung der Niederschläge zu quantifizieren. Der Pixelintensitätswert nimmt ab, wenn Niederschläge vorhanden sind, da Niederschläge das durch den Bruch durchgelassene Licht blockieren. Wenn die Lichtintensität abnahm, wurde festgestellt, dass dieses Pixel im Bild im Vergleich zum Referenzbild mehr Ausscheidungen aufwies. Wenn umgekehrt die Lichtintensität zunahm, wurde festgestellt, dass das Pixel weniger Ausfällungen aufwies. Wenn sich die Intensität nicht änderte, wurde ein Pixel als unverändert gekennzeichnet. Abbildung 9 zeigt den Flächenanteil der Ausscheidungen über die Bruchebene als Funktion der Zeit (wobei t = 0 der Referenzrahmen ist) für verschiedene Neigungswinkel. Der Flächenanteil wurde durch Zählen der Pixel, die einen bestimmten Zustand darstellen (d. h. unverändert, mehr oder weniger Ausfällungen), dividiert durch die Gesamtzahl der Pixel, die die Bruchebene definieren, bestimmt. Regionen werden im Verhältnis zum Referenzbild entweder als mehr Niederschläge (blau), weniger Niederschläge (orange) oder als gleiche Menge an Niederschlägen (gelb) gekennzeichnet. Regionen mit weniger Niederschlägen nahmen mit zunehmendem Neigungswinkel zu. Bei 90\(^\circ\) verlor der größte Teil der Bruchfläche (93 %) Ausscheidungen im Vergleich zu unmittelbar nach dem Durchgang der Reaktionsfront (83 Minuten). Eine Neigung von 60\(^\circ\) zeigte ebenfalls einen signifikanten (73,94 %) Verlust an Niederschlägen entlang der Bruchfläche durch Sedimentation, während der Bruch von 75\(^\circ\) einen Niederschlagsverlust von 62,65 % aufwies. Der Niederschlagsverlust war bei 45\(^\circ\) (36,99 %), 30\(^\circ\) (51,07 %, 15\(^\circ\) (16,72 %) und 0\(^ deutlich geringer \circ\) (14,18 %). Der Niederschlagsverlust wird hauptsächlich durch Sedimentation verursacht, insbesondere bei großen Neigungswinkeln. Bei kleinen Neigungswinkeln, zum Beispiel 15\(^\circ\), ist die Änderung bei den Gebieten mit mehr relativ gering Der Niederschlag nimmt mit der Zeit leicht zu und die Bereiche mit weniger und gleichem Niederschlag zeigen einen leichten Rückgang. \(\theta = 0^\circ\) unterscheidet sich deutlich von den anderen Winkeln darin, dass der Niederschlagsverlust hauptsächlich durch den Transport von Niederschlägen aus dem Bruch entsteht Der größte Teil des Gebiets (66,19 %) weist im Vergleich zum Referenzbild mehr Niederschlag auf. Simulationsergebnisse von (Sahu et al., 2009) zeigten, dass sich in einem horizontalen Bruch eine Schwerkraftzunge aus leichterer Flüssigkeit bilden würde, was die mögliche Vermischung unterstützt von zwei Lösungen über die gesamte Bruchfläche und damit zur Bildung weiterer Ausscheidungen.

Der Anteil der Bruchflächenfläche, der mit mehr (blau) oder weniger Ausscheidungen (rot) oder unveränderten (gelb) bedeckt ist, relativ zur Menge der Ausscheidungen, nachdem die Reaktionsfront den Auslass für Bruchneigungswinkel von (a) \(0^\circ) erreicht hat \), (b) \(15^\circ\), (c) \(30^\circ\), (d) \(45^\circ\), (e) \(60^\circ\) , (f) \(75^\circ\) und (g) \(90^\circ\).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei einem Bruch mit gleichmäßiger Öffnung (1) eine ungehinderte Sedimentation bei einem Neigungswinkel von 90\(^\circ\) auftritt; (2) Wenn der Neigungswinkel \(\theta > 30^\circ\) beträgt, rutschen die Niederschläge zum Boden der Fraktur; (3) Wenn der Winkel \(45^o< \theta < 90^\circ\) beträgt, sammeln sich Niederschläge in der Nähe des Einlasses; (4) Wenn \(\theta < 30^\circ\), erreichen Ausscheidungen eine nahezu vollständige Abdeckung der Bruchebene. (Die Entwicklung der Niederschlagsverteilung kann in den Filmen SM1–SM6 betrachtet werden, die Teil der Zusatzinformationen sind.)

Bei unterirdischer geologischer \(CO_2\)-Sequestrierung kann der Niederschlag von homogenen bis zu heterogenen Niederschlägen reichen. Ob es bei der unterirdischen \(CO_2\)-Sequestrierung zu homogenen (porenfüllenden) oder heterogenen (an der Oberfläche haftenden) Niederschlägen kommt, hängt von den Flüssigkeiten, den Temperaturbedingungen und der Gesteinsmineralogie ab. Es wurden Experimente durchgeführt, um festzustellen, ob sich die Niederschlagsverteilung unterscheidet, ob homogene oder heterogene Niederschläge in einem Bruch mit rauen Wänden durch Mischen zweier mischbarer Flüssigkeiten für Bruchneigungen von \(0^\circ\) und \(90^\circ\) gebildet werden. . Ein grobwandiger Bruch wurde aus Polyurethanabgüssen eines induzierten Bruchs in Austin-Kreide erzeugt (Details zur Herstellung finden Sie in Abschnitt 3 der Zusatzinformationen). Die Reaktion für eine homogene Ausfällung ist durch Gleichung 1 gegeben. Heterogene Niederschläge wurden erzeugt (Abb. 6b) unter Verwendung von Lösung 5, einer wässrigen Lösung mit einer Konzentration von 1 mol/L Calciumchlorid (\(CaCl_2\)), und Lösung 6 war eine 0,6 mol/l konzentrierte Lösung. L-Konzentration wässrige Natriumbicarbonatlösung (\(NaHCO_3\)) (siehe Ergänzungsinformationstabelle S3). Die Reaktion dieser beiden Lösungen ergibt

Dies führt zu an der Oberfläche haftenden Ausfällungen von Kalziumkarbonat (\(CaCO_3\)) und zur Bildung von Kohlendioxid (\(CO_2\)). Wie bei den Experimenten ohne Niederschlag wurde der Bruch zunächst mit der weniger dichten Lösung 6 gefüllt und dann wurden beide Lösungen gleichzeitig mit einer konstanten Durchflussrate (0,17 ml/min) 5 Stunden lang in den Bruch gepumpt. Alle 5 Sekunden wurden digitale Bilder aufgenommen. Beachten Sie, dass für diese Experimente und die in Abb. 10 gezeigten Ergebnisse die weniger dichte Flüssigkeit durch den linken Anschluss und die Flüssigkeit mit höherer Dichte durch den rechten Anschluss eingeführt wurde, was sich von den in den Abbildungen gezeigten Experimenten mit nicht reaktiven mischbaren Flüssigkeiten unterscheidet. 1, 2, 3 und 5 und homogene Ausfällung im glattwandigen Bruch, dargestellt in Abb. 7 und 8. Nach dem Experiment wurden die Brüche mittels Röntgen-CT gescannt, um die Verteilung und Dicke des Calciumcarbonat-Niederschlags zu bestimmen.

Abbildung 10 vergleicht die Niederschlagsverteilung für das porenfüllende und oberflächenhaftende Calciumcarbonat. Bei einer Bruchneigung von \(0^\circ\) werden sowohl die homogenen (Abb. 10a) als auch die heterogenen (Abb. 10c) Ausscheidungen über die gesamte Bruchebene hinweg beobachtet. Die Dickenschwankung hängt von der Verteilung der Bruchöffnungen und der Welligkeit bzw. Unebenheit der Bruchoberfläche ab. Die Öffnung steuert die Strömungsgeschwindigkeiten durch den Bruch, während die Welligkeit, insbesondere bei horizontalen Brüchen (\(0^\circ\)), die Schwerkraftsegregation im Bruch beeinflusst, die es der weniger dichten Flüssigkeit ermöglicht, auf der dichteren Flüssigkeit zu fließen. Für \(90^\circ\) sind sowohl die homogenen (Abb. 10b) als auch die heterogenen (Abb. 10d) Ausscheidungen nur auf einen Bruchteil der Bruchebene beschränkt. Die Breite der Ausscheidungen ist jedoch größer als die, die bei homogener Ausfällung für den planaren Bruch beobachtet wird, Abb. 8. In einer numerischen Studie zeigten Cao et al.21, dass die Form, Breite und Stabilität eines Rinnsals im vertikalen Bruch dadurch beeinflusst wird die Variabilität der Bruchöffnung aufgrund der Variation der Flussraten über die Bruchebene. Schwerkraftgesteuerte Kontrollen von Calciumcarbonat-Niederschlägen erfolgen sowohl bei homogenen als auch bei heterogenen Niederschlägen, aber die Breite der Niederschlagsverteilung in vertikalen Brüchen wird durch die Oberflächenrauheit und damit durch die Öffnungsverteilung beeinflusst.

Vergleich von (a, b) homogener oder porenfüllender und (c, d) heterogener oder oberflächenanhaftender Ausfällung in einem rauwandigen Bruch für Bruchneigungen von (a, c) \(0^\circ\) (horizontal) und ( b, d) \(90^\circ\) (vertikal). Die Farbskalen stellen die Niederschlagsdicke in Millimetern dar.

Die Fähigkeit der Gesellschaft, viele der aktuellen und zukünftigen Energieherausforderungen (z. B. \(CO_2\)-Sequestrierung) zu bewältigen, hängt von unserer Fähigkeit ab, vorherzusagen, wie sich Flüssigkeiten verhalten und durch gebrochenes Gestein im Untergrund bewegen, wo die Flüssigkeiten möglicherweise mit dem Gestein und auf natürliche Weise interagieren können auftretende Flüssigkeiten, die sich dort befinden. In dieser Studie wurde eine vereinfachte Chemie mit gut verstandenem Verhalten und inerten Bruchwänden zur direkten Visualisierung der Karbonatausfällung und -ablagerung in Brüchen mit unterschiedlichen Ausrichtungen verwendet. Unsere experimentellen Beobachtungen und numerischen Simulationen zeigen, dass die Flüssigkeitsmischung in einem Bruch stark von der Bruchorientierung abhängt, wenn zwischen zwei Flüssigkeiten ein Dichtekontrast besteht, in diesem Fall etwa 7 %. Die Ausrichtung der Bruchebene relativ zur Schwerkraft steuert die Trennung von Flüssigkeiten nach Dichte und führt zum Einschluss der Flüssigkeit durch die dichtere Flüssigkeit (Abb. 1), was sich wiederum auf die Größe und Verteilung von Mischlinien oder Grenzflächen (Abb. 1) und die Verteilung von auswirkt Niederschläge (Abb. 7). Wenn eine Bruchfläche parallel zur Schwerkraftrichtung verläuft, ist die Vermischung und Niederschlagsbildung stark auf ein schmales Rinnsal beschränkt. Obwohl es sich um einen rein laminaren Strömungszustand handelt, bilden sich Wirbel, die die Stabilität des schmalen Rinnsals steuern (Abb. 5). Wirbel entstehen aufgrund der durch die Schwerkraft verursachten Entmischung und Eingrenzung, die zu einem Geschwindigkeitsunterschied zwischen den beiden Flüssigkeiten führt. Mit abnehmender Bruchneigung vergrößert sich die Rinnsalfläche und führt bei \(0^\circ\) (horizontaler Bruch) zu einer vollständigen Bedeckung der Bruchebene mit Ausscheidungen. Schwerkraftbedingte Effekte wurden sowohl für homogene als auch für heterogene Niederschlagsverteilungen beobachtet (Abb. 10b, d). Für die Kohlenstoffmineralisierung in mafischen und ultramafischen Gesteinen ist injiziertes \(CO_2\)-gesättigtes Wasser dichter und vollständig mit dem umgebenden Grundwasser mischbar. Die Kohlenstoffmineralisierung beruht auf der Auflösung von Kationen, die dann mit \(CO_2\) reagieren. In diesem Szenario sind sowohl homogene als auch heterogene Reaktionen relevant. Solange sich die relative Flüssigkeitsdichte aufgrund von Vermischung, Niederschlag und/oder geochemischen Prozessen ändert, besteht die Möglichkeit einer schwerkraftgesteuerten chemischen Dynamik zur Steuerung der Niederschlagsverteilung.

Es ist wichtig zu bedenken, dass in einem unterirdischen \(CO_2\)-Sequestrierungsreservoir die Flüssigkeiten und die Chemie wesentlich komplizierter sind22,23,24. Für gebrochene Salzgrundwasserleiter beträgt der Dichtekontrast für die \(CO_2\)-Sequestrierung zwischen flüssigem \(CO_2\) (1101 \(kg/m^3\)) und Wasser (1025 \(kg/m^3\)) ungefähr 7 %, ähnlich dem in unseren Experimenten verwendeten Dichtekontrast. Der Dichtekontrast zwischen überkritischem \(CO_2\) und einigen unterirdischen Solen kann jedoch bis zu 50-70 %2 betragen, was möglicherweise zu einer stärkeren Flüssigkeitstrennung und -einschließung führen könnte. Obwohl Sequestrierungsflüssigkeiten erheblich durch das Vorhandensein von gelöstem \(CO_2\) beeinflusst werden, werden sie auch durch Temperaturgradienten, die Gesteinszusammensetzung entlang der Bruchflächen und die Solechemie beeinflusst. Diese Faktoren werden sich sicherlich auf den Niederschlag auswirken. Beispielsweise ist es wahrscheinlich, dass Reaktionen mit den gelösten Bestandteilen aus dem Gestein (im Wesentlichen eine chemische Suppe) über zahlreiche Übersättigungsschwellen hinweg ablaufen, statt über die einzelne Übersättigung, wie sie in unseren Experimenten angewendet wurde. Trotz der Komplexität der Wasser-Gas-Gesteins-Wechselwirkung in einem Becken oder tektonisch aktiven Gebiet ist es jedoch wichtig zu beachten, dass die beobachtete damit verbundene Adermineralogie weitaus weniger kompliziert ist, d. h. typischerweise entweder von Karbonat oder Quarz dominiert wird (z. B. 25,26). ,27). Beispielsweise bestehen die in einigen Teilen der Wolfcamp-Formation beobachteten Adern im Schlammgestein aus frühem Dolomit, gefolgt von Calcit und schließlich sehr wenig Quarz28.

Auch andere Flüssigkeits-, Gesteins- und Brucheigenschaften beeinflussen die Flüssigkeitsmischung, die Mineralbildung sowie die Flüssigkeits- und Mineralverteilung. Eine auf der CarbFix-Geologie basierende Studie ergab, dass die Art der gebildeten Mineralien vom pH-Wert der Flüssigkeiten abhängt, wobei sich bei pH <5 Siderit und bei pH >5 Mg-Fe- und Ca-Mg-Fe-Carbonate bilden. Bei höheren pH-Werten besteht die Möglichkeit der Bildung von Al- und Fe-Hydroxiden, Chalcedon sowie Zeolithen und Smektiten24. Da diese Reaktionen entlang von Bruchfließwegen ablaufen, ist es wahrscheinlich, dass sich der pH-Wert und andere Flüssigkeitseigenschaften im Laufe der Zeit und über die Entfernung ändern. Die Diffusionsfähigkeit der Flüssigkeiten beeinflusst auch das Mischen und verändert den Dichtekontrast der Flüssigkeiten im Laufe der Zeit. Hohe Diffusionsfähigkeitswerte führen höchstwahrscheinlich zu einer Vergrößerung der Rinnsalbreite oder verhindern möglicherweise die Rinnsalbildung, wenn die Diffusion im Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit schnell erfolgt. Die Injektionsrate der Flüssigkeiten beeinflusst die Stabilität des Rinnsals, da sie die Form und Bewegung der Wirbel steuert. Bruch- und Gesteinseigenschaften wie die Variabilität der Bruchöffnungen sollten in zukünftigen Studien berücksichtigt werden, da die strukturelle Heterogenität die Rinnsalbildung und das Ausmaß der Flüssigkeitsschichtung innerhalb jeder Öffnung beeinflusst. In der Natur sind Bruchflächen rau und variieren in der Mineralogie, was zu einer Variabilität der Öffnungen führt und wiederum zu bevorzugten Fließwegen und Stagnationszonen führen kann, von denen bekannt ist, dass sie den Flüssigkeitsfluss, die Vermischung und den Transport erheblich beeinflussen, wie in Abb. 10 dargestellt.

Unsere Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass das Ausmaß der Kohlenstoffmineralisierung in natürlichen Bruchnetzwerken im Gestein von der Ausrichtung der Brüche innerhalb des Netzwerks und dem Dichtekontrast zwischen allen natürlich vorkommenden Flüssigkeiten und der künstlich injizierten Flüssigkeit beeinflusst wird. Am CarbFix-Standort wird eine säulenförmige Verbindung29 beobachtet, die sich während der Abkühlung der Lava gebildet hat. Im Allgemeinen sind Brüche in einem Reservoir und ihre Ausrichtung das Ergebnis vieler Prozesse, einschließlich tektonischer, thermischer, chemischer und Gesteinseigenschaften, und wahrscheinlich nicht von vornherein bekannt. Brüche entstehen oft im Laufe der Zeit als Reaktion auf verschiedene Reize (Abkühlung, Erwärmung, Tektonik, Auflösung und durch Flüssigkeitsströmung beeinflusste Ausfällung), die unterschiedliche Zeitkonstanten haben und gleichzeitig oder nacheinander auftreten können. In der einfachsten Konzeptualisierung würde das Ungleichgewicht der Hauptspannungen in größeren Tiefen hauptsächlich zu vertikalen Brüchen und in geringeren Tiefen zu horizontalen Brüchen führen30. Die Standortwahl würde Kenntnisse über bereits bestehende Brüche oder Bruchnetzwerke und die möglichen Änderungen der Flüssigkeitseigenschaften während der Injektion und chemischen Reaktionen erfordern, um das Einfangen von \(CO_2\) durch In-situ-Mineralisierung in Brüchen zu maximieren. Dies wirft die Frage auf, ob horizontale Brüche, wenn sie vorhanden sind, diese vorzugsweise versiegeln. Versiegelte horizontale Adern, sogenannte „Beef“-Adern, werden häufig insbesondere in Sedimentbecken27 beobachtet und dienen häufig als parallele Schichtdichtungen in Schiefer. Der in unseren Experimenten beobachtete Niederschlag erfordert, dass mindestens eine Flüssigkeit fließt und mit einer zweiten Flüssigkeit in Kontakt steht. Wenn ein Bruch verschlossen wird, verringert sich die Strömung, da der Strömungswiderstand durch Versiegelung, Öffnungsverkleinerung und/oder Verstopfung durch Ausfällungen zunimmt. Ein vollständig versiegelter Bruch würde den Fluss nicht mehr unterstützen und die in dieser Studie beobachteten Mischmechanismen nicht mehr ermöglichen, es sei denn, es käme zu einer Volumenexpansion, die üblicherweise mit Karbonat und der damit verbundenen sekundären mineralischen Ausfällung durch Risse31 einhergeht, die die Fließwege beider Flüssigkeiten wieder verbanden.

Zusammenfassend zeigen unsere Tests einige der grundlegenden physikalischen und chemischen Prozesse, die das Ausmaß der Flüssigkeitsvermischung und die Verteilung von Mineralniederschlägen beeinflussen können, die aus homogenen oder heterogenen Niederschlägen in einem Bruch resultieren. Das Potenzial einer durch die Schwerkraft bedingten chemischen Dynamik sollte bei der Auswahl und Gestaltung künftiger unterirdischer Standorte für das Einfangen von \(CO_2\) Mineralien berücksichtigt werden. Während Studien die chemischen Reaktionen untersucht haben, die vermutlich im Untergrund von CarbFix23 stattgefunden haben, wurden die Auswirkungen dieser Reaktionen auf die Flüssigkeitseigenschaften, die durch die Schwerkraft verursachte Vermischung sowie das Ausmaß und den Transport von Niederschlägen, wie sie innerhalb von Brüchen auftreten, weitgehend ignoriert. Simulationen des Reservoirflusses werden häufig auf der Kontinuumsskala durchgeführt, einer Skala, die die Details der Bruchgeometrie (z. B. Oberflächenrauheit, Öffnungsverteilung, Hohlraumform, Kontaktfläche usw.), Variationen in der Bruchoberflächenmineralogie und Entwicklung nicht berücksichtigen kann von Flüssigkeitseigenschaften oder schwerkraftbedingten chemischen Reaktionen, die alle innerhalb eines Bruchnetzwerks auftreten. Diese Prozesse müssen vor dem Hintergrund untersucht werden, dass die Chemie wesentlich komplizierter sein wird als die, die in unseren Experimenten verwendet wurde, um die Existenz und das Potenzial einer schwerkraftgesteuerten chemischen Dynamik an einem Ort unter der Oberfläche (CO_2) zu demonstrieren.

Probe: Bruchproben mit gleichmäßiger Öffnung wurden aus zwei flachen transparenten Polycarbonatplatten (PC) hergestellt, um eine optische Abbildung der injizierten Flüssigkeiten zu ermöglichen. Die Platten hatten die Maße 100 mm x 100 mm x 12,7 mm (Abbildung S1 – Ergänzende Informationen).

Experimente mit nicht reaktiven und reaktiven Flüssigkeiten wurden durchgeführt, um zu verstehen, wie sich der Dichtekontrast allein auf die Vermischung zweier Flüssigkeiten und die Ausfällung von Calciumcarbonat in geneigten Brüchen auswirkt. Die für die nicht reaktiven Experimente verwendeten experimentellen Lösungen sind in Tabelle S2 in den Zusatzinformationen aufgeführt.

Zwei Spritzenpumpen von Harvard Apparatus wurden verwendet, um gleichzeitig zwei Lösungen in eine Fraktur einzuführen. Die Pumpen wurden mit PFA-Schläuchen mit 1/8 Zoll Durchmesser und 1/16 Zoll MNPT Swagelok-Anschlüssen an die beiden Einlassanschlüsse der Probe angeschlossen. Eine 200-ml-Spritze enthielt Lösung 1 und die andere Spritze enthielt Lösung 2 (siehe Tabellen S1 und S2). Der Bruch wurde zunächst mit der weniger dichten Lösung 2 gesättigt. Anschließend wurden die beiden Lösungen gleichzeitig 5 Stunden lang mit der ausgewählten konstanten Durchflussrate (0,17 ml/min) in den Bruch gepumpt, um eine Vermischung und die Bildung von Mineralniederschlägen zu ermöglichen. Nach 5 Stunden wurden die Pumpen abgeschaltet.

Während des Experiments wurde eine Röntgen-Computertomographie (CT) durchgeführt, um die räumliche 3D-Verteilung der Niederschläge abzubilden. Das Scannen wurde im Lawrence Berkeley National Lab mit einem modifizierten medizinischen 16-Schicht-Röntgen-Computertomographiesystem (CT) von General Electric Lightspeed bei 80 und 120 kV und 200 mA durchgeführt. Rekonstruierte Bilder wurden mit der Open-Source-Software ImageJ und zugehörigen Plug-in-Paketen verarbeitet. Die Scans wurden nacheinander bei 120 kV und 80 kV durchgeführt. Vor dem Experiment durchgeführte Tests zeigten, dass der Calcit für die 80-kV-Energie viel weniger transparent ist. Alle anderen Materialien verhielten sich bei den beiden Energien ähnlich. Wenn man den Unterschied zwischen den beiden Scans betrachtet, werden die calcitreichen Regionen hervorgehoben.

Ein speziell angefertigtes digitales optisches Bildgebungssystem wurde verwendet, um Bilder der Fraktur vor, während und nach dem Einfließen beider Lösungen in die Fraktur aufzuzeichnen. Das System bestand aus einer Spionagekamera für einen Raspberry Pi mit einer nativen Auflösung von 5 Megapixeln, die Bilder mit 2592 x 1944 Pixeln lieferte. Die Kamera wurde an einen Raspberry Pi Model B+ mit 512 MB RAM angeschlossen. Die Bilder wurden alle 5 Sekunden aufgezeichnet und als JPEG-Dateien direkt auf einem 128-GB-Flash-Laufwerk gespeichert. Eine Beschreibung der Bildkalibrierung und Beleuchtung finden Sie im Abschnitt 5 der Zusatzinformationen.

Eine Open-Source-CFD-Software OpenFOAM (OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox, 2014) wurde verwendet, um schwerkraftgetriebene Strömung und Transport mischbarer Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte in einem vertikalen Bruch zu simulieren. Wir haben einen OpenFOAM-Löser entwickelt, indem wir einen Strömungslöser (buoyantBoussinesqPimpleFoam) und einen Advektions-Diffusionslöser (scalarTransportFoam) gekoppelt haben. Weitere Einzelheiten finden Sie in den ergänzenden Informationen in Abschnitt 6. Die für die Simulation verwendeten Flüssigkeitseigenschaften sind in Tabelle S5 aufgeführt.

Die Daten sind im Publikationsrepository des Purdue University Research Repository (PURR) unter Xu, Z., Cao, H., Yoon, S., Kang, P., Jun, Y., Kneafsey, T., Sheets, verfügbar. J., Cole, D., Pyrak-Nolte, L. (2023). Daten zur schwerkraftgetriebenen chemischen Dynamik in einem einzelnen Bruch. Forschungsarchiv der Purdue University. 10.4231/657J-V831 und kann über den folgenden Link abgerufen werden: https://purr.lib.purdue.edu/registry/dataset/10_4231_657J_V831.

Benson, S. et al. Kapitel 5: Unterirdische geologische Lagerung. In: IPCC-Sonderbericht zur Kohlendioxidabscheidung und -speicherung, Zwischenstaatlicher Ausschuss für Klimaänderungen, Interlachen, Schweiz 5–1 (2005).

DePaolo, DJ & Cole, DR Geochemie der geologischen Kohlenstoffbindung: Ein Überblick. Rev. Mineral. Geochem. 77, 1–14 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Matter, JM et al. Schnelle Kohlenstoffmineralisierung zur dauerhaften Beseitigung anthropogener Kohlendioxidemissionen. Wissenschaft 352, 1312–1314 (2016).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Yoon, H., Valocchi, AJ, Werth, CJ & Dewers, T. Porenskalensimulation der durch Mischung induzierten Ausfällung und Auflösung von Calciumcarbonat in einem mikrofluidischen Porennetzwerk. Wasserressource. Res.48 (2012).

Jamtveit, B. & Hammer, Ø. Formung von Gesteinen durch reaktive Flüssigkeiten. Geochem. Perspektive. 1, 341–342 (2012).

Artikel Google Scholar

Steefel, CI & Lichtner, PC Diffusion und Reaktion in der Gesteinsmatrix am Rande eines mit hyperalkalischer Flüssigkeit gefüllten Bruchs. Geochim. Kosmochim. Acta 58, 3595–3612 (1994).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Steefel, CI & Lichtner, PC Mehrkomponenten-Reaktivtransport in diskreten Brüchen: I. Kontrollen der Reaktionsfrontgeometrie. J. Hydrol. 209, 186–199 (1998).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Dijk, PE, Berkowitz, B. & Yechieli, Y. Messung und Analyse von Auflösungsmustern in Gesteinsbrüchen. Wasserressource. Res. 38, 5–1 (2002).

Artikel Google Scholar

Zhang, C. et al. Porenmaßstabsgetreue Untersuchung der durch transversale Mischung induzierten \(caco_3\)-Niederschlags- und Permeabilitätsreduzierung in einem Modell-Sedimentsystem unter der Oberfläche. Umgebung. Wissenschaft. Technol. 44, 7833–7838 (2010).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Jones, TA & Detwiler, RL Bruchversiegelung durch Mineralfällung: Die Rolle der kleinräumigen Mineralheterogenität. Geophys. Res. Lette. 43, 7564–7571 (2016).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Cooper, CA, Glass, RJ & Tyler, SW Experimentelle Untersuchung der Stabilitätsgrenze für doppelt diffusive Fingerkonvektion in einer Hele-Shaw-Zelle. Wasserressource. Res. 33, 517–526 (1997).

Artikel ADS Google Scholar

Kneafsey, TJ & Pruess, K. Laborströmungsexperimente zur Visualisierung der durch Kohlendioxid induzierten, dichtegesteuerten Solekonvektion. Transp. Porous Media 82, 123–139 (2010).

Artikel CAS Google Scholar

Kull, H.-J. Theorie der Rayleigh-Taylor-Instabilität. Physik. Rep. 206, 197–325 (1991).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Sharp, DH Ein Überblick über die Rayleigh-Taylor-Instabilität. Physica D 12, 3–18 (1984).

Artikel ADS MATH Google Scholar

Cushman-Roisin, B., Gualtieri, C. & Mihailovic, DT Umweltströmungsmechanik: Aktuelle Probleme und Zukunftsaussichten. In Fluid Mechanics of Environmental Interfaces, 17–30 (Taylor & Francis, 2008).

Meignin, L., Ern, P., Gondret, P. & Rabaud, M. Lückengrößeneffekte für die Kelvin-Helmholtz-Instabilität in einer Hele-Shaw-Zelle. Physik. Rev. E 64, 026308 (2001).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Fernandez, J., Kurowski, P., Limat, L. & Petitjeans, P. Wellenlängenauswahl der Fingerinstabilität in Hele-Shaw-Zellen. Physik. Flüssigkeiten 13, 3120–3125 (2001).

Artikel ADS CAS MATH Google Scholar

Fernandez, J., Kurowski, P., Petitjeans, P. & Meiburg, E. Dichtebedingte instabile Ströme mischbarer Flüssigkeiten in einer Hele-Shaw-Zelle. J. Fluid Mech. 451, 239–260 (2002).

Artikel ADS MathSciNet MATH Google Scholar

Bodenschatz, E., Pesch, W. & Ahlers, G. Aktuelle Entwicklungen in der Rayleigh-Bénard-Konvektion. Annu. rev. Fluid-Mech. 32, 709–778 (2000).

Artikel ADS MATH Google Scholar

Banzhaf, W. Selbstorganisierende Systeme. Enzyklopädie. Kompl. Syst. Wissenschaft. 14, 589 (2009).

Google Scholar

Cao, H. et al. Entstehung einer instabilen fokussierten Strömung, die durch Strömungen unterschiedlicher Dichte in vertikalen Brüchen induziert wird. Authorea-Preprints (2023).

Aradóttir, E., Sonnenthal, E. & Jónsson, H. Entwicklung und Auswertung eines thermodynamischen Datensatzes für Phasen von Interesse bei der CO2-Mineralsequestrierung in Basaltgesteinen. Chem. Geol. 304, 26–38 (2012).

Artikel ADS Google Scholar

Snæbjörnsdóttir, S. Ó., Gislason, SR, Galeczka, IM & Oelkers, EH Reaktionspfadmodellierung der In-situ-Mineralisierung von CO2 am Carbfix-Standort in Hellisheidi, Schweiz. Geochim. Kosmochim. Acta 220, 348–366 (2018).

Artikel ADS Google Scholar

Snæbjörnsdóttir, S. Ó. et al. Kohlendioxidspeicherung durch mineralische Karbonisierung. Nature Reviews Earth & Environment 1, 90–102 (2020).

Artikel ADS Google Scholar

Bons, PD, Elburg, MA & Gomez-Rivas, E. Ein Überblick über die Bildung tektonischer Adern und ihrer Mikrostrukturen. J. Struktur. Geol. 43, 33–62 (2012).

Artikel ADS Google Scholar

Vega, B., Ross, CM & Kovscek, AR Bildbasierte Charakterisierung von mit Calcit gefüllten Brüchen und Porosität in Schiefern. SPE J. 20, 810–823 (2015).

Artikel Google Scholar

Cobbold, PR, Zanella, A., Rodrigues, N. & Løseth, H. Bettungsparallele Faseradern (Rind und Kegel-in-Kegel): Weltweites Vorkommen und mögliche Bedeutung im Hinblick auf Flüssigkeitsüberdruck, Kohlenwasserstofferzeugung und Mineralisierung. Mar. Haustier. Geol. 43, 1–20 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Hajirezaie, S. et al. Versiegelung von Brüchen zur Erhöhung der Sicherheit der unterirdischen Lagerung: Lehren aus einer multiskaligen multimodalen Bildgebungsstudie einer syntaktischen Ader in einem Schlammgestein. Chem. Geol. 614, 121164 (2022).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Alfredsson, HA et al. Die Geologie und Wasserchemie des Kohlenstoffspeicherortes Hellisheidi, Schweiz. Int. J. Greenhouse Gas Control 12, 399–418 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Hubbert, MK & Willis, DG Mechanik des hydraulischen Frackings. Trans. AIME 210, 153–168 (1957).

Artikel Google Scholar

Kelemen, PB & Hirth, G. Reaktionsbedingtes Cracken während der retrograden Metamorphose: Hydratation und Karbonisierung von Olivin. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 345, 81–89 (2012).

Artikel ADS Google Scholar

Referenzen herunterladen

LJPN, ZX, Y-SJ, DC, TK und JS bestätigen, dass der experimentelle Teil der Arbeit vom Center for Nanoscale Controls on Geologic CO2 (NCGC) unterstützt wurde, einem Energy Frontier Research Center, das vom Büro des US-Energieministeriums finanziert wird of Science, Basic Energy Sciences unter der Auszeichnungsnummer DE-AC02-05CH11231. PKK dankt dem American Chemical Society Petroleum Research Fund für die teilweise Unterstützung der rechnerischen Teile dieser Forschung.

Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen: Zhenyu Xu, Hongfan Cao, Peter K. Kang, Laura J. Pyrak-Nolte.

Abteilung für Physik und Astronomie, Purdue University, West Lafayette, IN, 47907, USA

Zhenyu Xu & Laura J. Pyrak-Nolte

Abteilung für Erd- und Umweltwissenschaften, University of Minnesota, Twin Cities, MN, 55455, USA

Hongfan Cao, Seonkyoo Yoon und Peter K. Kang

Abteilung für Energie-, Umwelt- und Chemieingenieurwesen, Washington University in St. Louis, St. Louis, MO, 63130, USA

Young-Shin Jun

Lawrence Berkeley National Laboratory, Erd- und Umweltwissenschaften, Berkeley, CA, 94720, USA

Timothy Kneafsey

Die Ohio State University, School of Earth Sciences, Columbus, OH, 43210, USA

Julia M. Sheets & David Cole

Abteilung für Erd-, Atmosphären- und Planetenwissenschaften, Purdue University, West Lafayette, IN, 47907, USA

Laura J. Pyrak-Nolte

Purdue University, Lyles School of Civil Engineering, West Lafayette, IN, 47907, USA

Laura J. Pyrak-Nolte

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ZX, TK und LJPN konzipierten die Experimente, Y.-SJ lieferte die chemische Reaktionsformulierung, DC und JS führten die Charakterisierung der Niederschläge durch und HC, SY und PK führten die numerische Simulation durch. Alle Autoren haben das Manuskript überprüft.

Korrespondenz mit Laura J. Pyrak-Nolte.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Springer Nature bleibt neutral hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten.

Ergänzende Informationen 2.

Ergänzende Informationen 3.

Ergänzende Informationen 4.

Ergänzende Informationen 5.

Ergänzende Informationen 6.

Ergänzende Informationen 7.

Ergänzende Informationen 8.

Ergänzende Informationen 9.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Xu, Z., Cao, H., Yoon, S. et al. Schwerkraftgesteuerte Kontrollen der Flüssigkeits- und Karbonat-Niederschlagsverteilungen in Brüchen. Sci Rep 13, 9400 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-36406-8

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Eingegangen: 27. Februar 2023

Angenommen: 02. Juni 2023

Veröffentlicht: 09. Juni 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-36406-8

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