sequestration of co2 in geological media in response to climate

16
Sequestration of CO 2 in geological media in response to climate change: road map for site selection using the transform of the geological space into the CO 2 phase space Stefan Bachu * Alberta Geological Survey, Alberta Energy and Utilities Board, 4th Floor, Twin Atria, 4999-98 Avenue, Edmonton, AB, Canada T6B 2X3 Received 10 August 2000; accepted 18 December 2000 Abstract Geological sequestration of CO 2 is an immediately available and technologically feasible means of re- ducing CO 2 emissions into the atmosphere, which is particularly suited to landlocked sedimentary basins. Geoscience, engineering, economic and public issues need addressing by governments and industry before proceeding with full scale implementation. Speci®c site selection should be based on a suitability analysis, a proper inventory of potential sites, an assessment of the fate of the injected CO 2 and a capacity determi- nation, together with surface criteria such as CO 2 capture and transport. The suitability analysis, both at the basin and regional scales, is based on geological, geothermal, hydrodynamic, basin maturity, economic and societal criteria. The inventory of sequestration sites needs also identi®cation of major CO 2 point sources and a cost bene®t analysis. The potential for CO 2 escape and migration is a deciding factor in screening out unsafe sites. Site capacity should be determined based on in situ conditions and CO 2 properties and behavior. Transforming the geological space into the CO 2 space is an important step along the road map for se- lection of suitable CO 2 injection sites that allows the identi®cation of safe large capacity sites. An example of application from the Alberta basin is presented. Ó 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. Keywords: Carbon dioxide geological sequestration; Site selection; CO 2 space transform Energy Conversion and Management 43 2002) 87±102 www.elsevier.com/locate/enconman * Tel.: +1 to 780-427-1927; fax: +1-780-422-1459. E-mail address: [email protected] S. Bachu). 0196-8904/02/$ - see front matter Ó 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. PII:S0196-890401)00009-7

Upload: duongdang

Post on 03-Jan-2017

217 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

����������� � �� � ������� ���� � ������� ������� ������� ��� ��� �� ��� ������� ���� ��� ��������

� ��� ������� ����� �� ��� �� ����� �����

������ ����� �

������� ������� ������ ������� ����� ��� ��������� ����� ��� ���� ���� ������ ������� ������� �� ���� ���

!����� �"� #$%

������� �� ������ ����� �������� � !����"�� ����

��������

#������ ����������� � �� � �� ��������$ �����"�� ��� �����������$ ����"�� ����� � ��%����� �� ������ �� ��� ���������& '��� � ����������$ ����� � ������(�� ���������$ "����)#�������& ���������& ����� ��� ��"�� ����� ���� ��������� "$ ���������� ��� ������$ "������������ '�� ���� ����� �����������) ����*� ��� ������� ����� "� "���� � � ����"��$ ����$��& ������ ������$ � ������� ����& �� ���������� � ��� ���� � ��� �+����� �� ��� � ������$ ������%����& ������� '�� ������� ������ ���� �� �� ������� ��� ��������) ,�� ����"��$ ����$��& "�� ����� "��� ��� ������ ������& � "���� � �������& ���������& �$���$����& "��� ������$& �������� ������ ������) ,�� ������$ � ����������� ���� ����� ��� ����*���� � ��+� �� ��������� ��� � ��� "���*� ����$��) ,�� ������� �� �� ������ ��� ������ � � ������ ����� ��������� �� ������ ����) ��� ������$ ����� "� ��������� "���� � � ��� ������ ��� ��

�������� ��� "�����),��������� ��� ������� ����� �� ��� �� ����� � �� ������� ���� ���� ��� ��� ��� �� ��%

����� � ����"�� �� �+���� ���� ���� ���'� ��� ����*���� � ���� ����� ������$ ����) �� �-������ �������� ��� ��� ��"���� "��� � ���������) � ���� .������ ������ /��) ��� ����� ��������)

&������' ��"� �-�� ������� ������������ ��� �������� �� ����� ��������

.����$ ������ ��� 0��������� 12 3����4 56���''')�������)��7�����7�������

� ,��)� 8� � 5 �%1�5%�9�5� ��-� 8�%5 �%1��%�1:9)

�� ��� �������' ������)"����;��)�")�� 3�) �����4)

��9<% 9�17��7= % ��� ���� ������ � ���� .������ ������ /��) ��� ����� ��������)

>??� ���9<% 9�13��4����9%5

Page 2: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

� ���� ������

��� � ��� '�$� � ���� ��� ��������� �������(�� � �995 � ��� @$� >���� �� ��%����� ���������� �� ������ �� ��� ��������� � ��� ����������� � �� ��(�& �'��� ������� ����������� � �� ��������$ �����"�� ��� �����������$ ����"�� ��� A�B)?� ��� ����-�& ������ ��(��������� �� ��� ��)���� * !+� �������� *� �����)���� ��������� ���)��� * �� ���) ��� ��� ���� *� �������� ����,���� )����� * �� �) ����������� �������� ���� ��� �� ������ � ������ ������� � ��� �� ������ '�� ����������&������$& *����& ���� �������� ��� ���� ���& ��� � � ��� ��$ ���*���� ��(%������ ��������"�� � ������(�� ��+� �� ��������) ������� ���� ����� ��� �'�� �������� ��������������$ ��(�� '�� ���������$ "���� A�B& ��� ��� � ���������� �� ��� ��� ����� ������� ���� � ���C��) ,�� �������$ �� ���������� ������ � � ��� ��� ��� � �����+���� � �� ��� �������� ���� '���� � '��� �������� ��� '���$ ��������) #�������$����� ��� � �������� ����������� ��"���� '�� �� ����������� � ������� ����& ���� ��� "� �����$ �������(�� '��� ������ "�������& ���� ����� ���������� ������ �%����& �� � ��� ���� � ���� �� ������) ��"� �-�� ��� "� ����������� � ������� ����"$� ������� ������� � �������� � ��� ��� ��������& ���"��$ ������� � ������� ���������& ������� ������� � ������� ��� "��� ��� � ��� "�� ������� ������$& �$%���$���� ������� � ���� �������& ������ ������� � ���� ���������� ��� "$ ������ �%�"�C��� A�&265B)

������� ��� ��������$ �������$ �� �� ����������� � ������� ���� ������$ �-������ ��� "��� ������$ ������& ����� ��� ���� ����� ���� ���� ��������� "���� ���� �������%����& '��� ���� "����$ �� ��� ���'�� ���������

� ���������' ������ '�� ��� ������� � ����"�� ���� �� �� �����������)� ���������' ������ '�� ��� �D���� �������& ���*���� ��� �������� � ��� �� ������

��� ��� ������ � ������ ����)� ��� ��' ������ '�� ���& *���� ��� ��-��� ���$ ��� ������ �� �� �����������)� -�����' ������ '�� ����������� ����� ��� ��"�� ��������& �������& ���������� ���

������)

,�� ��"�� ��� ������ ������ ���� ������� ���� � ���$ � ��������� ��� ����� �����& '������� � "� �����(�� � �������� � ������ ����������� '��� � ��� ����� ���� '�� ���'������� ��� ������� ������ � � ��� @$� >���� �� ������� �� ������ �� ��� ��%�������) ������� ��� �������� ����C���� ���� � ������� ��� (�'����� ��� �������$"��� '�� ������ ��� "�� ���������� ��� ������$) #��������� ���� � ������� �������� ���$ �����& ��� "�� ���������� ��� ������$ ���� � ������� ��"�� �����)

E� ��� ������� ���� ����$'���� ��� ����"�� �� �� �����������) ��� ������� ����� "�"���� � � �������� "���� ����$�� ���� ��������

� ���������� ����������& "�� �� ��� "��� ��� ������ ������)� .�������& ������� ��� ���������C��� � ������ ����)� �*��� ��� ��� ���� ���� ���������� � ��� �+����� ��)� !�)����� ����������)

/ ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673#

Page 3: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

������� "���� ������& ���� �� �� �������& �������� ��� �+���� ��� ��� ��� "���*������� "� ������ ����� ��� �������� "���� ��������)

���� ��� ��� ��� �� �$�������& �������� "���� ���������� ��� ������� � ���� �� ��

����������� � ������� ����& �� ������� ���� � ��� �������� � ��� ������� ����� ����� �� ����� �����)

� ��� ��� �� ��� ������������� �� ���������� �� ��

#/7/ ���������� ������ ���

,�� ����������� ����������� ���������� �� �� ����������� ����� � ������ �������&���������& �$���$����& �$�����"� �������& "��� ������$ ��� �����& ������ ��������� ������ A�B) ,�� *��� ����� ��� ���� ������ "������ � "��� ����$ ��� ��������� ����$���$���� ������ � �� ������ � � ����� ��� �����) ,�� ���� ����� ��� �*� ������"������ �����& ������ ��� ���� ������ ��$ ��� ���� � ������ '��� � ���$ ������� �����) ,�� ����� ��� *��� ������ ��� �� ������ � ����� � �$�����"� ������� 3� �%������� '�� ��' ��������4 ��� �� ���*� � ����� � ������$& '��� �������� �� ��� "��� ��-����� ��� �������) ,�� ���"�� � ���������$ "���� ����"�� �� �� ����������� ����*�����$ ������� '��� ����� �������� ������ ��� ������ A�&5B)

,�� ������������ ����������� ���������� ����� �����$ '��� ����� � � FF��������$ ����"��GG"��� ��� ����� ����"�� ��� '��� ��� ��& ��� "$ '��� ����� � �����������) ,�� ���� '������$�� ����� ��������

�) ���� ����$ ��� �$������������$& � �����$ ����*� ����� ��� ������ ����"�� �� �� ��%��������� �� � ������ � �-������ ��*������ ��� ������� ����� ��� ������ '���� ���� ����� �� ������ � ���"��)

�) ���� �$���$�����& � �����$ ����� ��� H' �$����� ����"�� �� �$���$���� �������&���� �� � ����� � ������ ��"��� � � ������ ����� ��������& ��� �����$ ������"�� ��%���& ���� �� � ��"��� ��� �������� ����� � '���� ���� �������� H' ����� A�&:B)

2) ,���������� ��� �������� ����"����& � ����"��� ��� ��$���� ����� ��� �����$ � ��� �%+����� �� �� � ��� ������) ,�� � ����������$ ������� �� ����� ����� ��� ������'���� �� ����� ������ ��� ����"��$ ��$ ���� � ���� �� ������ ��� ������& ����� ����"����� ��� ����������� ������$ A�B)

1) �� ��� ��� �������� ��� ���� ����� � ��� ����-� � ������ ����"��$ ��� �� �������� �����$& �� �� ��� � �������� � ������$ 3.��4 ��� ������ � �������� ��������)

:) �� "��� ��� ���� �����& �����& ������$& ������� ������& '���� �����$ ��� �������� ��������� ������& �� �� ������ � ������� ��� "��� ��� �������� ������� �������)

<) ���� "���& ���� ����� ��� ������ �����& �� �� ������ � �������)

,�� ������%����� ����"��$ ����$�� ������� ����'� �'� ��� �����& ������ ��� ����� � �� ����������� � � ���������$ "���) I� �-�����& ������� ��� ��"���� "��� � '������ ����� � ��������$ �� � ��� ��� ����"�� "���� � ��� '��� A�&5B& ��� ������� �����' ���� �

/ ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673# 9

Page 4: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

��� "��� � �� ����"�� �� ���& ��� ����'������ ��� ����������� ����� ��� � ����� ����"��$"������ � ���������� �����& ��'�� �$�����"� �������� ��� � ��� "���& ��� ��� ��������'������ ��� ������� ����� � ��� "��� ��� �-������$ ����"��& '�� ������� �� �����������"$ ��� ������� ����� A B)

#/#/ .������� * ��(��������� �����

,�� ������$ � ������� ����������� ���� �������& *���& ��� ����*���� � ��+� ��

��� ������& ���� �� �'�� ������ ��� ���� ������ �����& ������ ��� �����$) ���� �������� � �� ����������� ����� "� ����*�� "���� � �� ��������� ��� ����� ����$%�� ���� ��(�� �� ������ ��� �������& �������� ��� ���� �+���� � ��� �� ������) ��%��� �����& ���� � ����"�� �� �� ����������� ��� � ������� ��� � ��'& '�� ��"�"�$"� �������� �� ��� ����� "������ � �����������& ����������� ��� ����� ������)J������� ��� ���� �� ��� � �����"��& ��� ������� ����� ��(� �� ������ ��� ��� ������������ "���*��) I� �-�����& �� ������� "$ �'�� ������ ��� ��*����� � ������� ��"����� ����� ���� "� ����������� � � ��������& '�� ������� ������� � ������� �& ���� "���& '�� ������� ������� � �������& ��� � �������� ��� ��������& ���� ������� ������� �������& '�� � ������� ����� "���*�)

����� ��� ������$ � ����"�� ����������� ����& ����� ���� ���� ����� ���������C��� ������ � � ��� �������� ��� �����������& � ���7� ��� ������& '���� �����$& ������� ������� ����$ ��� ������"��$& ������ ����� ��� ��������� �������� ��� ��� ������ �� ���"���) ��� ������� ����������� ���� ��$ "� �������� �� ��� ��� � ��� ������ � ���$ � ������ ��� ��� ������ �� ��� �������& ����������$ '�� ������� � �� �+�����$ ��� ��� ������$A�&9B)

#/%/ �*��� * ��(��������� �����

,�� � ������ ��� ���� ��� �����$ � �� ����������� ������� ����� � "� ����"����� � ����� "$ ���� "���) ?������� �����$ ������ � ��� ������� �� �� ��'��� ������ ��� �������� ���� ������ ����� � ��������$ ����� �+����) ,�� ���� ������& ����$& ������ ��������� ��� ������� � ��� ������ ���������& ���������� � ��� ����� � �����������) K�����������$ ������ � �� ������� ������ � ������� '�� ������� �� ���� �������� H'& � �H' �$����� '�� � ���� �������� ���) ��"� �-�� ���� ����� ������� ����� ������$& �� ������� � �+����& � �������$& ��� �$�����"� ��������& "�$�� ��� ���� ���& �� ���������$�� ������& ��� ��� ��� "���& '��� "$ ���������� ��$ "� ������� � ���$ �����& ����� ��+����� �������) ?� "�� �����& �� ��$ ��������� �-���� �����$& ������ ��� '������������ ��� ��$ ���� ����� ��� �������& ��� ��$ �L������ "��� � ��� ������ ��� �����),�� ���������� � ����������� ��� �����$ ����� � "� ��� � ��� "��� � � "����� ������������� ��� � ��� ��$���� ��� ������� �������� �������� '�� �� �+���� ��� ������& � �%����� �������� ������ � �� ����& ��� � � ������� (�'����� � �������� ��� ���������%����) ,�� ������ � �����$ �������� '�� ��� ��"�"�$ ������ ������� ��� ���� ����$ ����"���� �� �����������)

9� / ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673#

Page 5: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

#/�/ !�)����� ����� ������

,�� ������$ ���������� ����� � "� �������� � � ��� "$ ��� "���& �������� � ���������������� ��� ��������� ����� � �� �����������) I� .�� ������� ��� �������� ���� ��� ��������& ��� ������� ��� ����� ��� ���� ���& ��� ������ � '���� ����� �� ������� � ������� ��� �� ���"��$ ��� ��������� ������ � �������� ��� �� ������%����� ������$) I� ���� ����� �������& ��� ������ ���������� ��� �� ���"��$ � "��� ������ ������ ���� � �������� �' ���� '�� "� ����������� � ����� ��� �' ���� '�������� �� ��� �� � ��� ������ �� � �������� �����) I� ��� "���& ��� ��� ���(���� ���������� ������$ �� � ��� ������ ��� ��� ������ �������� � �������� ��� "�� ������%����� ������$) I� ���� �������& ��� ������ �������� ��� ������& ��������� �������� ��� �������C�)

!������� � ��� ��� ����� ��� ������$& �� � ������ ��)����� ��� "� ��������� "$ ��%������& *���& ��� ��� �����"�� �� ����������� ����& )�) ��� ��� ������$ ��� � ��� ����$� ��+� �� ��������) ,�� "��� ���� ��� ��)����� ����� "� ��������� "$ �������� ��� ���������� ���� � ���� "���& ���������� � ������� ����������� ��� ����� ������)

����� ��� �������& ��������� �����& ��������� ��� ����� �� � �� �+���� �������&� ������ ������ ����� � "� ���������� �� ��������� ��� ������ ���� � ��� �+����� �� ��� ���*���� � ��� ��� ���� ��������� ��� (�'����� � '��� ��� ��� ������� '��"����)

#/8/ 9�� �) *� ���� �������� ��� ��)����� ����� ������

� �$������� ������� � ��� ������� ��� ���������� � �� ����������� ������$ � ����������$ "��� ������� ���'�� � ��� ��� � '��� ����������& �������� ����C������� ������$ ���� �L����� ���� � ���$& �� ���������� � I�) �) #������ �����$� ��� "���������� � ������� ��� ���� � "��� ��� ������ ����� ����"��$ �� �� �����������) ,��������$ � ��+� �� ��� ������ ��� ���� ��� ������� ��� "� ������ "$ �������������C����& ��������$ �������& � ��� ������ �����) �������� ����C���� ����� ��������� �������$ �� �������� ��� �� ����) �������� ����C���� ��� ������� �����$� ���"��� ����� �� �������� ��� �������$ �� ��� �������� ��� ������� ��� ������� ��%����$ ����������) ?������$ ����� ���� � ����*� ��� ������� ��� ������� ���������C���) ,����������� �����& ��������� ��� ������ ���� ������$ '��� ������$�� ���) ?������$ �����������$ ������� ����� ������ ������ � ���� ����& '�� ����� ��������� ��� ��%������ ����C����& '��� ����� ������� ��� ���� ��������� ��� ����� ��� ������$�������� ��� �������� ����"����)

� ���������� �� ��� ����� ���������

.��� ���� ���� ��� ��� ��� �� ������� � ���� �� �� ������� ����������� ��$������ ������ ��"�����) ����� ����"��$ ����$�� ��� �� ����� ������$& ���������� ���������� ����� �� ��� ��%����� ����� � ��� *��� ������� � ��� ��-� ����& ��� ����*����

/ ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673# 9�

Page 6: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

��� ���������C��� � ���� 3I�) �4) I� ��� ����� � ������������ ��� ��������� ���� ����������$ "����& �� � � ���& � ���� � � ��� ����������� �����& '�� � �����$ ��� �����$'��� ������� ���� � '���� �� �' ����������� ��� ���$ ��� �������� 3I�) �4) >�����

I�) �) I�' ����� � ���������� ����� �'��� ��� �������� "���� ���������� ��� ������� � ���� �� ��

������� �����������) ,�-� � ����� ������� ��� ��� ����� � ������ � ��� ��������� �����$)

9� / ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673#

Page 7: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

������ ������� ���� �� '�� ����� ����������� ����� �� ������ � � �� � A9&��B) M'����& �������������� ��� �������� ������ � � ���������$ "��� ��� ����$ ����"��& �������� � ���$������ '��� �������$ ��� ������ � '�� ����� � ������� '�� ������� � ��� ����� ��� ���� ���� �+����� �� A�B)

,�� ��������� ����� � ���������$ "���� ������� �� "��� �$��& ��� ��� ����������-��$ � ������� ���� ������� "������� ���� H'� ������� ��������$ ��� ���� �������� ��� ���������$ ��������� ��� ������� ����������� A�B) .���$���� ���� "��� �����& ���"���� ��� "����� �� �� ����������� ���� ��� "���� "������ �� ��� ���� �����& �������%����� � ��� ����� ��� �'�� ���� ���� � ��� ������) ,���& ��� �� ������ ������$ � � '���"��� � �������& ��� ��� ������� �� ��� ��� ������� ����� � �� ������ ������� �� � ������� ����� �� "�$���$) ����� ��� '��� "������ � ��� ����� ������� ����������� ���7���� ���������� ���� H'& ��� ��� ��� "������ � �' ���� H' ��� �' ������� ������������)

,�� ����������� ����"��� � � ���������$ "��� ��� "� ���������� ���� ������ �������%���� ������������ �� �������� ��� ����� ������� ����������� ��& ��� "��� ��� ���%�������� ������������ �" �� ��� "��� � ��� ���������$ �������� 3"������� ��4 ��������"$ ��� �����$ ������$) �$ ������ ��� ����������� ����"���� �� ��� �� ��� "��� � ���

I�) �) �������� �������� � �� �� ������� � ����������� ��� ��������� 3�4 ����� ������& 3"4 �����$ � ��� ����

��� ����������� ������ ��� 3�4 �����$ � ��� ���� ��� ����������� ������)

/ ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673# 92

Page 8: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

��������& ��� ����"��� � ��������� �������� � � ��� "��� ��� "� �������� ��� ������"$ ����� ��� �L������ "��'��� �" ��� �� "$ ��� ���(���� � ��� ���������$ �����) ,������������� � �� ��$ ����� ��� ����� : � ��� "��� ��� ���� "� �������� ������� � ����������

� � �� � ��

,�� �������� ����"��� � � "��� � ��� �D���� � ������ "������ � ��� �������� '����������� ��� ����� �������& � �����$ �������& � ��� ������� H' � ����� �������& ��� ���� ����� H' ����� ��������� � ��� "���& ���� �� �������& �������$& "�$���$ ��������� ��"��� A�B) K������������� "���� ���� ��� ���� ������������� �� ��� '��� "������� ��� ��� � ��' � �� ������$ ��� ������ �������) K��(� �����������& '��� �������������$ ����� ��� ���������$ ��������& ��� �������� ����"��� ����� � "� ����"�������������$ ������ "$ ������& � ������� ��� "���& � � ���� � � ��� �������) ������� �� � ������ ���� '���� �� ��� ����� � ������������ ��� ��������� ������$ ���������� ����������$ "���� 3I�) �"4& ��� �+����� �� '�� ���������� ��� ������ �� ��� �� � ��������� � �������) ,���& �������� ����� � "� �������� �� ��� �� � ������� ��� ��������&���� ����� �������� "$ ��� �����$ ������$ ����� �-������ ��� �������& ������� � ����������

�� � �� � ��� � ������

'���� ) � ��������& ; � �������& �� � H�� �����$& � ��� ���������� ������� ��� �����"������ � ��� � ����� � ��� ������ � ������� �� ��� ����������� ���& ����������$) ,�������$ � ������ '����� ��� "� ���������� � ��� "��� � � ��� '���� �����$& �������������� �������� A��B) I� �������� ��� �������� �� ��� �� � �$�����"� ��������& ��� � ����������� ��� � � �����$ ��� � "� ����)

,�� ������%����� ����"��� �� � ��� ������ � ��� �� ��$���� ����� ��� �����$ ����� ������ ��C� 3������& ������� � ��� "��4 ��� "� ����$ ����"����� ��� ��� �� ����������� ��� �������� 3I�) �4 � ��� "��� � ��� ����������� ��� �������� ����"����) ,������� � ����������� �� � ��-�C�� �� ��$ �����"�� ��� ����� � ��� � ��� ���������' ����� �� �����$) ?�+���� � ����� ��� �� ������ ���� � ��� ����������� ��� �������������� ���� �������� � � �� ����� ������ '�� ������ � ������� � ��� ������ ����� ���� �� ������� ������$ �����'�� ������) ,�� ��$ ������ � �� � �+����� "��' ��� ���� ���� �$�����"� ��������& � � ������� ���(�$ �� ��� �� � �� ������& � ������ ���� ��%������ H') ?� ��� �"����� � ������� �����& �� "�$���$ '�� ���� � �� ���� ��� � H'������ ��� ���������$ ����� ��� ������ � ��� �������) ,���& ��� �������$ ���'� �������*���� � ���� '�� ���*���� ������ ������$& '��� ����� �� �+���� �� ������������)

,��������� ��� ������� ����� �� ��� �� ����� ����� ������� �������� � ���������� � �������& ���������& �$���������& �������� ��� ���� ���� ����� 3!�,�4 ���������� ���� �������� "$ ��� �����$ ������$ ��� ����� � ��� ����� '�� ��������$ �������)�� ��� ��� � ��� ������ 3I�) 24& ��� ����*�� �������� ���� �� �� ����������� � ��%����� ���� ��� "� ���������C�� � ��� "��� � � ��� ��( ����$ ��� ������"��$& ������&�������� ��� ����������� � ����"��� ��� �� �+�����$& �����$ ��� ������ ������$ A�B)

91 / ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673#

Page 9: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

� ������� �� �����������

,�� ��"���� "��� � '������ ����� 3I�) 14 � ��������$ ���$ ����"�� �� �� ����������� �������� ���� "������ � ����� ��� ��� "��� ����� ������ ��� ��� ��� ���"��$ � ����������� �� "$ ��� �����& ������� ��� ������� ���� "$ ����� � �� ����"�� "������ � �� �����'����A5& B) ?� �����& ���(� ���� ����� � E��� ������& ��� � ��� �� � ������� �� ���������� ������ ���� �� �'�� ������& ���� ��������� �� �������) ?� �995& ��� ���� $��� '�������"�� ��������& ��������� ��� ������ � ��� "��� '��� � ��� ���� � ��� 0�& �� �������� ���N ���� �99� �� � ������ � ����� ��� ������� ��'��) ��� � �:N � ��� ��

������ � ��� � �����& ����"����& �"�� ������ 3����$ �����������4� ������ ��):N ���� � ���$ �����& ����"���� �������� ��� ��������� ������ 3����$ "����� ������4� ����):N � ��� � ����������� ������) 0�+� �� �������� 3I�) 14& ����� �� � ���� ������$ � ������� ��� ������& ��� ��(�� � *���� ��� ������� ����%"���� �����$�

I�) 2) I�' ����� � ���� �������� �� ���������� ��� ������� ����� �� ��� �� ����� �����)

/ ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673# 9:

Page 10: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

� ������� �'�� ������& ����$ ��� *���& '�� � ��"��� ������$ � �5��� 0J ��� ����-%�����$ 22N � �� ������& ������ ���� /�(� J�"���� 3�1��� 0J4& � .����� 3 2�0J4& ������ ���� 3<<2 0J4& ��������� 35:< 0J4& OL�� 31�< 0J4 ��� �����$�

� �����$ ��������& ������� � ���� ������ ���� I�� 0�0����$ � ��� �������� ��� ��� ����$� �������� �� /�$�������& '�� ����-�����$ �5N � �� �������

� �������� ���� ����� ������ ����$ � .����� ��� �����$& '�� ����-�����$ ��N � ��

�������� ��� ����������� ������$& '�� ����-�����$ <N& ������ � .�����& ������� � ��*�%

����& I�� ���(�����'��& OL�� ��� 0����� M��� ���� ��� �������� � ��� ��� ������$& '�� ����-�����$ <N)

������� ��� �'�� �������� ��� �������� �����$ �������� ��� ��������$ ������ �����D����$& �����"$ �'���� ��� ����� � �� ������� ��� ��� �����& ��� ���� ������������ � ������� �� � ������ � ��' �'�� ������ ���� � ������ ��� � � ���(�� ��� �������� � ������� ��� ��� � ��� � �����) ?� ��� ������ ����& ����� � �� �������� �����$ �������� ��� � ��� ������� � � ��� � �����& "�� � '��� ������ �����$ �� ������������ ��� � �������� ��� �������� ������ �������) #�� ������ ��������� ����������� "���& "�� ����$ ���� ��� '������ ����& ����"��� ��� � �� ������) I����$& ��������� ��� ������ � .����� ��� � ��� ����'��� ���� �����$ ��� ������"�� �� �):N � ��

I�) 1) /���� � ��+� �� �������� � ��� ��"���� "���& �����)

9< / ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673#

Page 11: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

������ �� � ������ � "�� ���� "����� ��� � ��� ������ � ���������� ���"���� ��( �������� � (���)

,�� ���(�� �� �� ���C��� � ��� ��"���� "��� � ���$ �����& � ��� 2�� �7� ���� ������ ��� ������� ������� ��� ���� ��� ��������C���) ����-�����$ �:� �7� � 9<N����$ �� ������� �� �� ���$���� ����� � OL�� ��� ���� �� ������$ .�� � ��� P(�� OL��� ��) ,�� �������� �����$ ������$ ������ � ��� ���� 5�� �7� � �� "$ �+����� ��� ���3 �� ��� M��4 �� ���� ������� ��� �������� � ��� ��� �������� �� ��� ������ � ��� "���&����$ ���� ��� '������ ����& � ���� � ������ ��� ������ A��B) ,�� �� ���� � ��� ������������ ���������� ��N � ��� �� ������� � ��� "���& � '��� �)2: 0�7$ ��� ����� �������� ����) ������� ��� ��"���� "��� � ������(��& '�� ��� ������� ���� ��� ���� (��'�$ 3I�) 14& '�� �����%�$�� �������� ��� ������� ���������� � ��� ������� ����& �����' ��'�� "���� ����� � ��� ������� �' �����& ������ ���� ����������� �� "����*-��� ��� ���� ���� �� �������� ���*�����$ ��� �� ��(� � ��� "��� A�2B) �� ��� ��������& ������� �����������& ������� �������& � ������& ���*�"�� ��� ��� � ���� �%������ A5& &�2B)

M���� ����"����� ��� "��� ��� ������%����� ����"��$ �� �� ����������� � ����������� A5& B ��� ��� ����� ��� ����� � ��+� �� ������& ��� ��-� ���� � � �����$ ����������� 3I�) �4 ���� ��� �������� � ��� ������� ����� �� ��� �� ����� ����� 3I�) 24) ������������������� ��� ��������� �������� � ��� ��"���� "��� ���$& ����������$& ��� 5� ������� 7(� � ��� ����& � 1� ��� �<�� 7(� � ��� ���� A�1B) �� � ������& ��� ����� � ��� 2�)�������� 3��� �� ������ ���4 ������ "��'��� �<�� � � ��� ���� ��� ����� � � ��� ����A B) ,�� ���"���� �������& � ��� ��� ��� ������ � ��� !����� J�"��� #���& '������ �"���� � ��� ����������� ���� � ��� "��� ��� � ��� �������� ����& ��� ���� �� ���������� ���$ "��'��� �:�� � � ��� ����%�������� ��� �1:�� � � ��� ����'��� 3I�) :�4),����������� �� ��� �� � ��� J�"��� #��� ������� '�� ����� ��� ���� �� �����'����� � ��� ���� � ��1�� �� ��� ������� � ��� '���%����'��� 3I�) :"4) /��� ������� ���� "���%����� ����� ��� ������ "$ ����"��$ � ��� "������� ���� H' A�1B) ,�� ���"���� (�� /�(� ��� #����� ������� � ��� J�"��� #��� ��� ������ "$ ��� "���%�����&�����& ����$ ?���� ������� A�:B) ,�� H' � ������ '����� � ����� ������� � ����'��� ���� ����& ���� ��������'��� � ��� '���& ��� ����%��������'��� � ��� ���� A�:B) ?� ��� ��%������ ����� � ��� �' ������ ����� H' �$����� � ��� ������& �� � ��� ���� ��� �� � �������'���& ��� � ����� �������� �� �����' ������ � ��� �������� A�:B& ��� �����$ � ��� ��%���� '���� � ��: �7� 3I�) :�4) ,�� �����$ � ��� ���� "����� '����� � ��� ����'��� � ���:�7�) >�������� �� ��� �� � ��� J�"��� #��� ���$ "��'��� � 0>� �� ��� ����� � ����������� ��� �:� 0>� �� ��� "��� ������� � ��� ����'��� 3I�) :�4)

,�� �+����� �� '�� "� � � ����������� ����� � ��� ������ '������ ��� ������� ����� � ���J�"��� #��� ������ 3'��� ��� ���� � "�� ��� 2�)�� ������ ��� ��� 5)2 0>� �"��4&��� � '�� "� � ��� � ��� �����'�� ����������� ���� 3I�) <�4) ��"� �-�� '�� "� � ������� ����� � � ��������$ ����' "��� "��'��� ��� ����������� ��� ������ ������ 3I�) <�4)>�(��� � ���� �� � ��� ����������� ��� ������ ����� ��� ��� � ���� ������� ������������ � ��������& ����������$ 3I��) :"& :� ��� <�4) ,�� �����$ � ���� ��� ����������� �� '�� ����� ��� �:�� (�7�2 ���� ��� ����� ������ "�����$ �� � �� � �����& � � �� (�7�2 �� �2:�� � ����� � ��� ����'���& ��� � �� (�7�2 �� ��$ ����� � ����� � ��� ������� �<�� � � ��� �-����� ���� 3I�) <"4) ,�� ���������$ ���-������ ��� �����$ �����$

/ ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673# 95

Page 12: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

����"��� � ��� ������ � ��� �������$ "��'��� ����%����� ������� � ��� ��������� ����������� ������& ��� � ��� ����� ��� ������ ����"��$ � �� �����$ '�� �������� ��������������& ����������$) ,�� �����$ � �� ��� � ������� ���������� � ����������� ���� ��������� 3I�) �"4& ���� ���� ��� �+����� �� ��$ ���� � ������� �����$ �� �����'�� ������ ������ ������� ������) �������$& � ������ ��� ���� �����$& � '�� ���� � "� �+����� �� ���*%

I�) :) �������� ������������� � ��� !����� J�"��� #��� ������ � ��� ��"���� "���� 3�4 ����� 3�4 �

��������� ��& 3"4 ����������� 3� 4 �� ��������� ��& 3�4 �����$ 3�7�4 � ������ '�����& ��� 3�4 �������� 30>�4 ��

��������� ��)

9 / ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673#

Page 13: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

�����$ ������� ������ � ��� ����'��� ���� � ��� ����) ������� �����& ��� �L��� � ������%����� ��� �������� � ��� �����$ � ��� �+����� �� 3I�) ��4 ��� � ������ ����� ���� ������$) P����$ '�� ���$ "��'��� ��)�2 �>� � � ����� '���� �� '�� "� ������ ���� ���

I�) <) !���"��� � �� �������� ��� �$�����"� �������� � J�"��� #��� ������ � ��� ��"���� "���� 3�4

�� �����& 3"4 �� �����$ 3(�7�24& 3�4 �� �����$ 3�>� �4 ��� 3�4 � ��� ��� ��������)

/ ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673# 99

Page 14: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

����� ������ "�����$ ��� ��)�5 �>� � '���� �� '�� "� ������ 3I�) <�4& '�� � ����%������ �������� � �� �+�����$)

�� ��� ��� �������� � ����� ������ � �������& ��� ���� � �������& ��� ������������ ��� J�"��� ������& ����$ � ���"���� ���� �����-�� ����� ��� >���� ����M��& � ��� ��"�$%0���'"�( �����& ��� �� �����' 3I�) <�4) ?� ��� ���� �����& ��� ���������$ ������� � ��� ��� �'��� ��������& '��� � ����� ����& '�� ��� ��������"��� *���� � ���� ���� ���� A�<B) 0��$ �������� ����� "�� ��� ��� �& ��� ��� � ���� ����������� "$ ��� (�� /�(� ������) J�� ������ � �� �����������& ��� "��� ������� ��� �����������$ �����'�� �������� � ��� ��"�$%0���'"�( ����� ��� �� �����' "������ ��� �� �����$ � ������"�$ ��� 3I�) <"4 ��� ��� ����� � �������& � ��� ���� � ����� 3I�) :�4)�� � �������& ����� �������� ��� ��� ������ � ��+� �� ������ ���� .����� 3I�) 14)!����� �������� � ��� '��� ����'��� ��� ����� ��� >���� ���� M�� ��� ���� �����"��"������ � ������� �����& '��� �������� ��� ��� � ������ ��� �� �������� � ��������������& ���7� ������� �������& '��� �������� ��� ��� � �� ����������� ��� ����� ���() ,�� � ��� ��� �������� � ��� �����'�� �������� ��� ��� ����� ����"�� "������ �� '��"� � ��� ������ �����& '�� ���������� ���� ������ ������$ ��� ������� ������� �� ��

������ ��� ������) M'����& ����� ��������& ���� �� /���& ���� "� ��� ��$ ��� �����"���� ��� ���� � ����� ������ �� I�) 0�0����$ ���� ��� ��+� �� �������� 3I��) 1 ��� <�4)

J�� ������ � �� ����������� � J�"��� #���� �������& ��� "��� ����� ���� ��� � �������& '���� "�$���$ �L���� ��� ������� �� � ������ � ��� ��� �����$ � ��� ���� �� 3�5��(�7�2� I�) <"4 ��� � ����'��� H'& "����� �'�� ������ ��� �������� ����) ���� � �������'��� ��� '��� ��� ��� ����"��& ������� "�$���$ �L���� '�� "� ������� �� � ������ � ������� ����������� ��& ������ ������ '���� ��� ���� H'& '��� ������ ��� ������������ '�� "� ����� 3I��) :�&�&� ��� <"4) ���� � ��� ����'��� ��� ���� ����"�� "������ �� ��$� ���$ ���� ��� ���� ������������� �� ��� ��� � ��� ����'���& "�� ���$ ��� ��� ��� ��

������ 3I��) 1& :�&� ��� <"4) ��"� �-�� ����� �� "� �+����� � J�"��� #���������� � ��� ���� ��� �������� "������ ��� �� '�� "� � ��� ������ ����� ��� '�� ����$������ �� ��� �� � ��� ������& ��� � '�� ������ ���� �'��� ������ ��������) ��$ ������� � ��� ���� ��� ����� ������ "�����$ ����� ��*����$ "� ����� "������ � ���������"��$)

M���� ����*�� ��� ����� ��� ����� � ��� "��� ���� �� �� ����������� � J�"���#���) ������ � ��� ��"���� "���& ��� ��-� ���� �'��� ����*� ��� ������� � ��� ���������%C��� � ����� ���� ��� ��� ���������� � ��� ������� ��� ������� ����������� �����$ 3I�)�4) ,���& ��� ������� � �� ����� �������� � �� �-������$ ������ ��� ��������$ �� � ���������� ��� �������� � ������� ���� �� �� ����������� � ������� ����)

�����������

#������ ����������� � �� � �� ��������$ �����"�� ����� � ������� �� �������� ��� ��������� ��� ��+� ��� ������& ���� �� ������� �'�� ������ ��� ��� ����%������� ������$& '��� � ����������$ ����� � ������(�� ���������$ "����) ������� ����������$ �-��� ��� ��� ������$ "��� ������ �� �L����� �������& � ����� � ��������&���������& ����� ��� ��"�� ����� ���� ��������� "$ ���������� ��� ������$ "����

��� / ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673#

Page 15: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

�������� '�� ���� ����� �����������) ���� ��� *��� � ��� ������� � ������� ���� �������� � �����������& '��� ����� "� "���� � � ����"��$ ����$��& � ����� ������$ �������� ����& �� ���������� � ��� ���� � ��� �+����� �� ��� � ������$ ����������& �%������ '�� ������� ������& ���� �� �� �������& �������� ��� �+����) ,�� ����"��$ ����$��&"�� �� ��� "��� ��� ������ ������& � "���� � �������& ���������& �$���$����& "���������$& ����� ��� ������ ������) ,�� ����$�� ������� ���*�����$ ��� ����� ����� ���'��� '���� �� ����������� � ������� ���� � ����� �� ���) ,�� ������$ � ��%��������� ���� ����� ��� ����*���� � ��+� �� ��� ������ ��� � ���%"���*� ����$���� ������� ������� ��� ����� "���*�� � ������$ �������) ,�� ������� ��� ����������� � ��� �+����� �� ��� ��� ������� �� �� ������ ��� ������ ��� ������ ������ ��������� �� ������ ����) ,�� ������$ ��� �����$ ����$�� ������� ������� ��� ����� ��� ������'���� ������� ����������� � �� ��� "� �����������$ ������) I����$& ��� ����� � ��%��������� ��� ������$ ���� � "� ��������� "���� � �%��� ������������� ��� �� ���%����� ��� "����� �� ����� ����*� ������)

,�� ��$���� ����� � ��� �+����� �� 3���& ���� � �����������4 ��� �� �����$ ��� �����$�� �%��� ������ ������$ �L��� ��� �� ����& ��� ������� �������� ��� ��� ������$ � ���������� ��(�) ,�� ����������� ��� �������� ����"���� � ���������$ "���� ���$ ���*%�����$ '��� ��� ���� "��� ��� ��� "��� � "���& ���� ���� � � �� ���"�� � ����"���& ����& ��� ��$���� ����� ��� �������� � ��� �+����� ��) ,���& ��� ������� ����� � ����"��� ��� � "� ���������� �� ��� �� ����� ���� ���� ���� ��� ������$ �������� "$ ��� �����$������$& ���� �� ����$��� � ������� H��� ��� ������ '����& ���� ���� ����� ��� "��� ���������������) ,�� �� ����� ��� ���� "� ������ ��� ���� �� ����*���� � ���� '�� ��%�*���� ������ ������$& ��� � ������ ���� "������ � �� ����� ����"��$ � ������� �%����� ��� ������) ,���& ���������� ��� ������� ����� �� ��� �� ����� � �� ����������� ���� ��� ��� ��� �� ������� � ����"�� �� �+���� ���� ���� ���'� ��� ����*����� ���� ����� ������$ ����)

����������

A�B ����� �) ����������� � �� � ������� ����� ������ ��� ������� �� ��� ������� � ������� � ������

������) .����$ ����� 0��� �����1��9:265�)

A�B M���� �& #����� J!& #���C� ,& ����$ �,) ���������$ "���� ��� ��������� ������ � ����������

�������) .����$ ����� 0��� �999�1�� �:612)

A2B M����(� �& ��( @) K��������� ������ � ���"� �-��) .����$ ����� 0��� �992�21�9196:5)

A1B ����� 0& I�$��� IO& ��� I0) ��"� �-�� � �������� � ������$) .����$ ����� 0��� �992�21���956��1)

A:B ����� �& #����� J!& >��(�� .M) ������ ������ � ��� �$���$���� ��� ������ �������) .����$ �����

0��� �991�2:��<9659)

A<B #����� J!& #���C� ,& ����������� ��& �������� �OM) !��� ���"�� ������� � ��"����& ������ � ����

������� '�� ��� ������� � C�� ��������� ������) .����$ ����� 0��� �995�2 �����56��)

A5B ����� �& #����� J!) ������ ������$ � �� � ������� ���� � ���������$ "����& '�� �������� � ���

��"���� "���) >�������� � ��� I���� ?���������� �������� � #�������� #�� ���� ,��������

3#M#, 14& ?������(��& �'�C������& 2� ������6� ������"�� �99 & ���������� .������� �999) �) �9:6���)

A B ����� �& ���'��� �) #������ ����������� � ���������� ���"� �-�� � ��� J������ ����� ���������$

"���� ����"��$ ����$��) �� O >��� ,�����& � �����)

A9B ��� ��� 0��� /#M) ,�� ������ ����� �� ������ � �������) .����$ ����� 0��� �992�21�9:96<<)

/ ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673# ���

Page 16: Sequestration of CO2 in geological media in response to climate

A��B M��'�$ �& ������ !) ,�� ������� �� ������ ������ � ���"� �-�� � ��� K@) .����$ ����� 0���

�992�21�9�:62�)

A��B 0� �� O� J!) ������� H�� ������$ ��������� 6 ����� � ��� ���) �>. ������� .���� �99��<��<<65�)

A��B J����� .& �$�� ,) ��� ��� �+���� �������� ������ ������$ �-�����) �� #�� O �995�9:3�54�<565�)

A�2B #����� J!& J�� �& ���� !�& �+���� #) /���� �� ��(�� ���� ��� � ��� ������ � ��������� �����

��� �� ����������& ������ 3 ������4 ��� ������� 3��"����4 ����������) ���� .����$ �99 �<����96�5)

A�1B ����� �) �������� ���� H' � ��� J������ ����� ���������$ "���) ,������$��� �992�������9622)

A�:B ����� �) I�' �$����� � ��� ��"���� "���� ��������& �$��� ��� ����� ���������) ���� �� >��� #��

�����15314�1::651)

A�<B 0�'�� /& M���-� Q& I'��� 0#& �����( /!) #�������� ��������� � ����� �� �������$ ��������

������ ���� ��� K���� !����� ��"�$%0���'"�( ���� ����� � ������� ��"����) �� ��� #�����

�99 ��9��<26 �)

��� / ����� 0 ����� !������� ��� 1���� ��� �% 2#33#4 �5673#