Abstract:
CONDITION FOR PUBLICATION OF PROJECT. Carbon dioxide (𝐶𝑂2) emissions currently make a significant contribution to global warming, and
one of the major challenges in geological storage lies in ensuring their long-term permanence
within the subsurface. Several factors—including grain shape, roundness, sphericity, and grainsize
distribution—directly influence the petrophysical properties of a porous medium and
therefore its suitability for 𝐶𝑂2 retention. This study aims to evaluate the influence of these
physical characteristics in sediment samples, specifically comparing river–beach sands with
supermature quartz sands. To achieve this, laboratory-scale models were constructed to analyze
𝐶𝑂2 storage capacity under controlled conditions. The research followed a methodology
structured in five stages, beginning with the collection of field samples, followed by granulometric
classification through sieving and morphological characterization of particles. Subsequently, tests
of physical properties such as specific gravity, porosity, and permeability were performed,
culminating in CO₂ injection experiments. The results show that the morphology of GCS sands
(coarse supermature quartz) was characterized by subrounded grains with an average sphericity
of 74.25% and a proportion of ultra-spherical grains of 16.75%. These sands exhibited porosity
and permeability values of Φ = 0.31 ± 0.01 and k = 4.80 ± 1.90 D, respectively. In contrast, GRP
sands (coarse river–beach) contained 59% subrounded grains with high sphericity, 12.25%
subrounded particles with ultra-sphericity, and 27.25% subrounded grains with medium
sphericity. Their measured properties were Φ = 0.39 ± 0.02 and k = 1.29 ± 0.16 D. Overall, the
GRP sands displayed higher porosity, while the GCS sands exhibited better pore connectivity,
allowing for more efficient utilization of pore space. Under slow injection conditions, the GRP
sands achieved greater total storage capacity due to their higher porosity; however, the GCS sands
demonstrated greater efficiency in filling the available pore space. These findings suggest that
GRP sands provide a larger storage volume, albeit with reduced accessibility due to lower
permeability, whereas GCS sands offer a smaller storage capacity but allow the fluid to take
greater advantage of the available pore network.
Keywords: miniFluidFlower, roundness, sphericity, petrophysical properties
Description:
CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. Las emisiones de CO2 actualmente contribuyen de manera significativa al calentamiento global.
Uno de los principales desafíos en el geoalmacenamiento es garantizar su permanencia en el
subsuelo. Diversos factores como la forma, la redondez, la esfericidad y la distribución
granulométrica afectan las propiedades petrofísicas de un entorno poroso como medio de retención
de CO2. Este proyecto tiene como objetivo evaluar la influencia de las características físicas en
muestras de sedimentos utilizando arenas de río-playa y de cuarzo supermaduras mediante la
construcción de modelos a escala de laboratorio para el análisis de la capacidad de almacenamiento
de CO2. El presente estudio empleó una metodología compuesta por cinco fases: (I) recolección
de muestras en campo, (II) clasificación granulométrica por tamizado, (III) caracterización
morfológica de partículas (IV) ensayos de propiedades físicas (gravedad específica, porosidad y
permeabilidad) y (V) pruebas de inyección de CO2. Los resultados indican que, la morfología de
las arenas GCS (gruesas de cuarzo supermaduras) presentaron granos subredondeados con
esfericidad de 74.25% y un porcentaje de granos ultra esféricos (16.75%) con una porosidad y
permeabilidad de Φ=0.31 ± 0.01 y k=4.80 ± 1.90 D, respectivamente. Las arenas GRP (gruesas de
río-playa) mostraron un 59% de granos subredondeados de alta esfericidad, partículas
subredondeadas con ultra esfericidad (12.25%) y granos subredondeados con esfericidad media en
un 27.25%. Sus propiedades son: GRP Φ=0.39 ± 0.02 y k = 1.29 ± 0.16 D. Las GRP presentan una
mayor porosidad; en contraste, las GCS poseen una mejor conectividad, lo que les permite
aprovechar de manera más eficiente el espacio poroso. Bajo condiciones de inyección lenta, las
GRP alcanzan un mayor almacenamiento total debido a su elevada porosidad; no obstante, las
GCS evidencian una mayor eficiencia en el llenado del espacio disponible. Los resultados indican
que, las arenas GRP permiten un mayor almacenamiento total de los fluidos con un mayor espacio,
aunque menos accesible por el fluido (baja permeabilidad) y las GCS presentan menos espacio,
sin embargo, es mejor aprovechado por el flujo.