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| Tese de doutoramento_2024120615 | 14.23 MB | Adobe PDF |
Autores
Resumo(s)
La presente investigación se centra en el estudio del carbón proveniente de cinco minas a cielo abierto de la Formación Olmos, ubicada en la Cuenca de Sabinas, en el noreste de México. La Formación Olmos corresponde a una secuencia sedimentaria con un espesor promedio de 175 m, constituida por cinco miembros principales. El miembro uno se caracteriza por intercalaciones de lutita, arenisca y capas de carbón. El objetivo principal es evaluar la capacidad de almacenamiento geológico de dióxido de carbono (CO2) en las capas de carbón de la Formación Olmos como un reservorio no convencional. Para el desarrollo de este trabajo, se llevó a cabo una campaña de muestreo fue en la que se recolectaron de 21 muestras distribuidas en cinco subcuencas dentro de la Cuenca de Sabinas. La clasificación, la caracterización petrográfica, el escenario paleoambiental y el potencial de almacenamiento de CO2 en el carbón, son presentados basados en estudios físico-químicos, en particular petrografía orgánica, análisis próximos y ensayos de sorción. Los resultados petrográficos indicaron contenidos altos en vitrinita (74%lmm a 87%lmm), en comparación con los contenidos del grupo de la inertinita (12%lmm a 25%lmm) y la liptinita (1%lmm a 4%lmm), mientras que los valores de la reflectancia de la vitrinita (0.90% a 1.41%) indican una madurez media, lo que clasifica al carbón en el rango de bituminoso. Los resultados de los ensayos de sorción (adsorción/desorción) realizados en carbones de las subcuencas, revelaron contenidos de gas CO2 entre 504.08 scf/ton y 657.86 scf/ton, a presiones de 605.93 psi y 568.65 psi, respectivamente. Estos resultados sugieren que la adsorción del gas aumenta cuando aumenta la maduración del carbón aumenta y que la composición maceral en el proceso de sorción está estrechamente relacionada con el contenido de vitrinita y su capacidad de almacenamiento de gas. En este trabajo, secciones geológicas e información de pozos de exploración fueron utilizados para definir áreas de más de 300 m con presencia de capas de carbón como propuesta favorable para el almacenamiento de CO2, por lo que se delimitó un área total de 2,529,106,981 m2 y se calculó un potencial de almacenamiento de CO2 de 43,541,059,503 toneladas equivalentes de CO2 en las cinco subcuencas de carbón. Este estudio permitió concluir que la Formación Olmos, en la Cuenca de Sabinas, tiene características apropiadas como reservorio en las capas de carbón, que pueden ser consideradas como un recurso que se puede potencialmente aprovechar de manera integral para la inyección y almacenamiento de CO2, así como para las técnicas avanzadas de recuperación de hidrocarburos. Los resultados obtenidos representan los primeros estudios sobre esta temática y un avance científico significativo en el conocimiento de las propiedades y la capacidad del carbón para el almacenamiento geológico de CO2 en la Cuenca de Sabinas.
This study focuses on coal from five open-pit mines in the Olmos Formation of the Sabinas Basin in northeastern Mexico. The Olmos Formation corresponds to a sedimentary sequence averaging 175 m in thickness, consisting of five main members. Member one is characterised by ntercalations layers of shale, sandstone and coal. The main objective is to evaluate the geological storage capacity of carbon dioxide (CO2) in the coal beds of the Olmos Formation as an unconventional reservoir. During the development of this study, a sampling campaign was carried out, resulting in the collection of 21 samples distributed across five sub-basins within the Sabinas Basin. The classification, petrographic characterisation, palaeoenvironmental setting and CO2 storage potential of the coal are presented, based on physicochemical studies, namely organic petrography, proximate analysis, and sorption tests. The petrographic results indicated a high vitrinite content (74%lmm to 87%lmm) compared to the inertinite (12%lmm to 25%lmm) and liptinite (1%lmm to 4%lmm) groups. Meanwhile, vitrinite reflectance values (0.90% to 1.41%) indicate medium maturity, classifying the coal as bituminous. The adsorption/desorption data from the sub-basins revealed CO2 gas storage capacities ranging from 504.08 scf/ton to 657.86 scf/ton at 605.93 psi and 568.65 psi, respectively. The results suggest that gas adsorption increases with coal maturity and the mineral composition in the sorption process is directly related to vitrinite content and gas storage capacity. In this study, geological sections and information from exploration wells were used to identify areas of coal bed presence greater than 300 m as favorable locations for CO2 storage. A total area of 2,529,106,981 m2 was therefore defined, with a calculated CO2 storage potential of 43,541,059,503 tons of CO2 equivalent within the five coal sub-basins. This study concluded that the Olmos Formation in the Sabinas Basin has the suitable characteristics as a coal bed reservoir, which could potentially be exploited for the injection and storage of CO2, as well as for advanced hydrocarbon recovery techniques. The results obtained represent the first studies on the topic, marking a significant scientific advance in our understanding of coal's properties and capacity for CO2 geological storage in the Sabinas Basin.
A presente investigação centra-se no estudo do carvão proveniente de cinco minas a céu aberto da Formação Olmos, na Bacia de Sabinas, no nordeste do México. A Formação Olmos corresponde a uma sequência sedimentar com uma espessura média de 175 m, constituída por cinco membros principais. O primeiro membro é caracterizado por intercalações de shale, arenito e camadas de carvão. O objetivo principal consiste em avaliar a capacidade de armazenamento geológico de dióxido de carbono (CO2) nas camadas de carvão da Formação Olmos como reservatório não-convencional. Para o efeito, foi realizada uma campanha de amostragem que resultou na recolha de 21 amostras distribuídas por cinco sub-bacias dentro da Bacia de Sabinas. A classificação, a caracterização petrográfica, o ambiente paleoambiental e o potencial de armazenamento de CO2 dos carvões analisados são apresentados com base em estudos físico-químicos, nomeadamente petrografia orgânica, análise imediata, e ensaios de sorção. Os resultados petrográficos indicaram teores elevados em vitrinita (74%lmm a 87%lmm) em comparação com os teores em inertinite (9%lmm a 17%lmm) e em liptinite (1%lmm a 4%lmm), enquanto que os valores do poder refletor da vitrinita (0.90% a 1.41%) indicam um grão de incarbonização médio, permitindo classificar o carvão como betuminoso. Os resultados dos ensaios de sorção (adsorção/dessorção) nas sub-bacias revelaram teores de gás CO2 entre 504.08 scf/ton e 657,86 scf/ton a pressões de 605.93 psi e 568.65 psi, respetivamente. Os resultados permitiram concluir que a adsorção de gás aumenta com a maturação do carvão e que a composição maceral no processo de sorção está intimamente relacionada com o conteúdo em vitrinite e a sua capacidade de armazenamento de gás. Neste trabalho, foram utilizadas secções geológicas e informações de poços de exploração para definir áreas com mais de 300 m de camadas de carvão. Esta proposta é favorável para o armazenamento de CO2, e a área total delimitada é de 2,529,106,981 m². O potencial de armazenamento de CO₂ calculado é de 43,541,059,503 toneladas equivalentes de CO₂ nas cinco sub-bacias de carvão. Este estudo permitiu concluir que a Formação Olmos, na Bacia de Sabinas, possui características adequadas como reservatório nas camadas de carvão. Este carvão pode ser considerado um recurso a ser potencialmente aproveitado para a injeção e o armazenamento de CO2 e, adicionalmente, para técnicas avançadas de recuperação de hidrocarbonetos. Os resultados obtidos representam os primeiros estudos sobre o tema e um avanço científico significativo no que se refere ao conhecimento das propriedades e da capacidade do carvão para o armazenamento geológico de CO2 na Bacia de Sabinas.
This study focuses on coal from five open-pit mines in the Olmos Formation of the Sabinas Basin in northeastern Mexico. The Olmos Formation corresponds to a sedimentary sequence averaging 175 m in thickness, consisting of five main members. Member one is characterised by ntercalations layers of shale, sandstone and coal. The main objective is to evaluate the geological storage capacity of carbon dioxide (CO2) in the coal beds of the Olmos Formation as an unconventional reservoir. During the development of this study, a sampling campaign was carried out, resulting in the collection of 21 samples distributed across five sub-basins within the Sabinas Basin. The classification, petrographic characterisation, palaeoenvironmental setting and CO2 storage potential of the coal are presented, based on physicochemical studies, namely organic petrography, proximate analysis, and sorption tests. The petrographic results indicated a high vitrinite content (74%lmm to 87%lmm) compared to the inertinite (12%lmm to 25%lmm) and liptinite (1%lmm to 4%lmm) groups. Meanwhile, vitrinite reflectance values (0.90% to 1.41%) indicate medium maturity, classifying the coal as bituminous. The adsorption/desorption data from the sub-basins revealed CO2 gas storage capacities ranging from 504.08 scf/ton to 657.86 scf/ton at 605.93 psi and 568.65 psi, respectively. The results suggest that gas adsorption increases with coal maturity and the mineral composition in the sorption process is directly related to vitrinite content and gas storage capacity. In this study, geological sections and information from exploration wells were used to identify areas of coal bed presence greater than 300 m as favorable locations for CO2 storage. A total area of 2,529,106,981 m2 was therefore defined, with a calculated CO2 storage potential of 43,541,059,503 tons of CO2 equivalent within the five coal sub-basins. This study concluded that the Olmos Formation in the Sabinas Basin has the suitable characteristics as a coal bed reservoir, which could potentially be exploited for the injection and storage of CO2, as well as for advanced hydrocarbon recovery techniques. The results obtained represent the first studies on the topic, marking a significant scientific advance in our understanding of coal's properties and capacity for CO2 geological storage in the Sabinas Basin.
A presente investigação centra-se no estudo do carvão proveniente de cinco minas a céu aberto da Formação Olmos, na Bacia de Sabinas, no nordeste do México. A Formação Olmos corresponde a uma sequência sedimentar com uma espessura média de 175 m, constituída por cinco membros principais. O primeiro membro é caracterizado por intercalações de shale, arenito e camadas de carvão. O objetivo principal consiste em avaliar a capacidade de armazenamento geológico de dióxido de carbono (CO2) nas camadas de carvão da Formação Olmos como reservatório não-convencional. Para o efeito, foi realizada uma campanha de amostragem que resultou na recolha de 21 amostras distribuídas por cinco sub-bacias dentro da Bacia de Sabinas. A classificação, a caracterização petrográfica, o ambiente paleoambiental e o potencial de armazenamento de CO2 dos carvões analisados são apresentados com base em estudos físico-químicos, nomeadamente petrografia orgânica, análise imediata, e ensaios de sorção. Os resultados petrográficos indicaram teores elevados em vitrinita (74%lmm a 87%lmm) em comparação com os teores em inertinite (9%lmm a 17%lmm) e em liptinite (1%lmm a 4%lmm), enquanto que os valores do poder refletor da vitrinita (0.90% a 1.41%) indicam um grão de incarbonização médio, permitindo classificar o carvão como betuminoso. Os resultados dos ensaios de sorção (adsorção/dessorção) nas sub-bacias revelaram teores de gás CO2 entre 504.08 scf/ton e 657,86 scf/ton a pressões de 605.93 psi e 568.65 psi, respetivamente. Os resultados permitiram concluir que a adsorção de gás aumenta com a maturação do carvão e que a composição maceral no processo de sorção está intimamente relacionada com o conteúdo em vitrinite e a sua capacidade de armazenamento de gás. Neste trabalho, foram utilizadas secções geológicas e informações de poços de exploração para definir áreas com mais de 300 m de camadas de carvão. Esta proposta é favorável para o armazenamento de CO2, e a área total delimitada é de 2,529,106,981 m². O potencial de armazenamento de CO₂ calculado é de 43,541,059,503 toneladas equivalentes de CO₂ nas cinco sub-bacias de carvão. Este estudo permitiu concluir que a Formação Olmos, na Bacia de Sabinas, possui características adequadas como reservatório nas camadas de carvão. Este carvão pode ser considerado um recurso a ser potencialmente aproveitado para a injeção e o armazenamento de CO2 e, adicionalmente, para técnicas avançadas de recuperação de hidrocarbonetos. Os resultados obtidos representam os primeiros estudos sobre o tema e um avanço científico significativo no que se refere ao conhecimento das propriedades e da capacidade do carvão para o armazenamento geológico de CO2 na Bacia de Sabinas.
Descrição
Tese realizada em regime de cotutela entre a Universidade Fernando Pessoa (Portugal) e a Universidad Autónoma de Coahuila (México).