uu.seUppsala University Publications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Development of Light Transmission Techniques for Quantification ofCO2 Trapping in Porous Media
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences.
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Utveckling av ljusöverföringsmetoder förkvantifiering av CO2-trapping i poröst medium (Swedish)
Abstract [en]

Light transmission can be used to measure the amounts of certain constituents within a system by analyzing the amount of light they have absorbed. The aim of this study was to improve methods for light transmission measurements in two phase systems. In this study, the main reason is to be able to use light transmission for measurements of CO2-trapping in natural sandstone. The latter is something that does not exist today. The study investigated the possibility to use selected liquids that both represent an analogue CO2-brine system and have similar refractive index as each other to simplify Beer-Lamberts law. The simplification suggested that a change in light intensity within a system was controlled solely by the length of a liquid that had replaced another liquid. Two methods were implemented to test this. A tank containing high transparency sand and glycerol was injected several times with dyed oil in order to test equations developed to calculate the length of oil that light had passed. The glycerol and oil were chosen due the ratio between them in density and viscosity. These are properties that make them ideal for modelling the trapping of supercritical CO2 in sandstone saturated with brine. The other method for testing was to measure a coefficient of light absorption for the oil, then applying that coefficient to an injection of a known volume of oil. The analysis results showed that a linear relationship exists between difference in light intensity and the volume of oil in a system. The developed equation for oil length, as a function of light absorption specific for that oil, is sufficient for calculating the volume of oil in the system. It could not be used for calculating exact values in each part of the tank. The placement of oil was crucial to the measured light intensity for a single point. Oil occuring further back in the tank gave lower values of light intensity than oil occuring in the front. The study show that with further investigation into the role of oil placement in the light path, a simpler method could be developed for some light transmission measurements. The method could be used in its current form for modelling CO2 in sandstone but should be further developed if exact values are important

Abstract [sv]

Light transmission är en teknik som används för att mäta mängden av en vätska eller gas genom att låta ljus passera genom det och se hur mycket ljuset minskade i styrka. Tekniken används idag bl.a. för att titta hur föroreningar sprider sig i sand. Vid dessa mätningar så har man en tank med glasväggar fylld av sand och vätska. Syftet med denna studie är att ta fram en metod som gör light transmission mer tillgängligt och enklare att använda. Målet är att ta fram en metod som är så pass allmän att den går att applicera på naturlig sand och sandsten. I sandstenen testas CO2-trapping i djup berggrund. Modelleringen av CO2-trapping i sandsten är något som inte existerar idag med hjälp av light transmission teknik. Metoden i denna studie bygger på att förenkla den formel som normalt används för att beräkna ljusförluster när en stråle ljus passerar genom ett material, Beer-Lamberts lag. Förenklingen sker genom att noggrant välja konstituenterna som används så att den refraktion av ljus som normalt sker mellan två medium försvinner. De konstituenter som skall anpassa är vätskor som ska representera flytande CO2 samt saltvatten. Genom att ta en bild som sedan jämförs med bilder under tiden en injektion av olja sker, så skall enligt teorin endast längden olja som ljuset passera förändra ljusets styrka. De vätskor som väljs är en hydraulolja och glycerol. Dessa väljs eftersom att de beter sig liknande hur CO2 beter sig i saltvatten under högt tryck. 2D experiment på skalor av tiotals cm gör det möjligt att studera hur heterogenitet i sandstenen påverkar hur mycket CO2 som kan fastläggas och därmed lagras på ett säkert sätt. Mer avancerade visualiseringstekniker klarar ofta bara små prover med längdskalor på någon cm. Dessa använder t.ex. röntgenstrålning. I studien används flera kyvetter fyllda med olja som placeras efter varandra för att mäta hur ljusmängden förändras beroende på längden olja den passerar. Detta samband testas sedan på en tank fylld med sand, glycerol och en känd mängd olja. Oljans ljusabsorption framtagen med kyvetter visade sig att inte gå att använda på den uppställning den testades på. Ett annat försök att ta fram ljusabsorptionskoefficienten för oljan gjordes genom att injicera en känd mängd olja i flera steg i samma uppställning som tidigare testats på. Inte heller detta försök gick att använda eftersom koefficienten varierade kraftigt beroende på injektionstillfälle samt mängden olja den beräknades för. Det visade sig finnas en stark korrelation mellan mängden olja i tanken och skillnad i ljusmängd. Det gick dock inte att skapa något generellt samband mellan mängden olja i en specifik punkt och skillnaden i ljus. Det visade sig ha stor betydelse i vilken del av tanken som oljan befann sig. Den olja som låg längre bak i tanken gav mindre ljusskillnad än den som låg längst fram mot glaset. På grund av det starka sambandet mellan ljusskillnad och oljemängd så tyder det på att metoden borde gå att bygga vidare på, men vidare studier krävs. Den metod som testas här måste utvecklas ytterligare för att gå att applicera på sand eller sandsten.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 25 p.
Series
Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, ISSN 1650-6553 ; 337
Keyword [en]
Light transmission, CO2 storage, modelling, model, hydrogeology
Keyword [sv]
Ljusgenomsläpp, koldioxidlagring, modellering, modell, hydrogeologi
National Category
Oceanography, Hydrology, Water Resources
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-263012OAI: oai:DiVA.org:uu-263012DiVA: diva2:856436
Educational program
Master Programme in Earth Science
Presentation
2015-06-01, Småland, Geocentrum, Villavägen 16, Uppsala, 15:00 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-09-24 Created: 2015-09-24 Last updated: 2015-09-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1488 kB)118 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1488 kBChecksum SHA-512
65aacbf217a92681d50aca2d165083cd72220426dab5cedb91c25279185a4d0742b5b55c091fd76d92b0e793fd93f9d24683638e27c4874131f8fe9ad9e2bcb9
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Earth Sciences
Oceanography, Hydrology, Water Resources

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 118 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 520 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf