Laboratory investigation of geological formations in the field of hydrocarbon recovery and underground gas storage potentialLaboratory investigation of geological formations in the field of hydrocarbon recovery and underground gas storage potentialΕργαστηριακή μελέτη χαρακτηρισμού γεωλογικών σχηματισμών κατάλληλων για παραγωγή υδρογονανθράκων και υπόγεια αποθήκευση αερίων Διπλωματική Εργασία Diploma Work 2025-07-162025enΙn the context of rapid climate change and the urgent need for sustainable energy solutions, finding geological formations that can serve two purposes, supporting hydrocarbon production and enabling long-term CO₂ storage, is becoming increasingly important. This thesis explores the potential of diatomaceous formations to fulfill this dual role by performing a thorough geochemical and petrophysical analysis of selected diatomite samples. A multi-method approach was used, combining Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) for analyzing shape and elements, X-ray Diffraction (XRD) and Mineral Liberation Analysis (MLA) for identifying minerals, and BET surface area and Mercury Intrusion Capillary Pressure (MICP) tests for evaluating pore structure. Additionally, ICP-MS solubility tests and CO₂ exposure experiments were conducted to examine chemical reactivity and mineral stability. The samples mainly contained calcite, montmorillonite, and amorphous silica. They featured well-preserved diatom frustules, coccolithic structures, and calcium-rich cementation that added to their microstructural complexity. Short-term exposure to CO₂-rich water showed little change in SEM-EDS analysis, though ICP-MS data indicated limited cation release, suggesting subtle interactions between minerals and fluids. These results imply that diatomaceous formations may provide a promising capacity for enhanced oil recovery (EOR) and CO₂ geological storage. Further research, including core-flood experiments and fluid flow reactive transport modeling, is recommended to better replicate in situ conditions and evaluate long-term behavior of reservoirs.Στο πλαίσιο της ταχύτατης κλιματικής αλλαγής και της επιτακτικής ανάγκης για βιώσιμες ενεργειακές λύσεις, η ανεύρεση γεωλογικών σχηματισμών που να μπορούν να εξυπηρετήσουν διπλό ρόλο—υποστήριξη της παραγωγής υδρογονανθράκων και ταυτόχρονη αποθήκευση CO₂ μακροχρόνιας διάρκειας—αποκτά ολοένα και μεγαλύτερη σημασία. Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τη δυνατότητα των διατομιτικών σχηματισμών να ανταποκριθούν σε αυτό το διπλό καθήκον, μέσω λεπτομερούς γεωχημικής και πετροφυσικής ανάλυσης επιλεγμένων δειγμάτων διατομίτη. Ακολουθήθηκε μια πολυπαραμετρική μεθοδολογική προσέγγιση, η οποία συνδύασε Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM) και Φασματοσκοπία Ενεργειακής Διασποράς Ακτίνων Χ (EDS) για τη μελέτη μορφολογίας και στοιχειακής σύστασης, Περιθλασιμετρία Ακτίνων Χ (XRD) και Ανάλυση Απελευθέρωσης Ορυκτών (MLA) για την ορυκτολογική ταυτοποίηση, καθώς και μετρήσεις ειδικής επιφάνειας (BET) και Πίεσης Υδραργυρικής Εισχώρησης (MICP) για την αξιολόγηση της πορώδους δομής. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές διαλυτότητας μέσω ICP-MS και πειράματα έκθεσης σε CO₂ για την εκτίμηση της χημικής αντιδραστικότητας και της σταθερότητας των ορυκτών. Τα δείγματα εμφάνισαν κυρίως ασβεστίτη, μοντμοριλλονίτη και άμορφη πυριτία. Διατηρούσαν καλά διατηρημένα θραύσματα διατόμων, κοκκολιθικές δομές και τσιμεντοποίηση πλούσια σε ασβέστιο, τα οποία συνέβαλλαν στην μικροδομική τους πολυπλοκότητα. Η βραχυπρόθεσμη έκθεση σε νερό εμπλουτισμένο με CO₂ δεν παρουσίασε σημαντικές μεταβολές στις αναλύσεις SEM-EDS, αν και τα δεδομένα ICP-MS έδειξαν περιορισμένη απελευθέρωση κατιόντων, υποδηλώνοντας ήπιες αλληλεπιδράσεις μεταξύ ορυκτών και ρευστών. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι οι διατομιτικοί σχηματισμοί μπορεί να προσφέρουν υποσχόμενη ικανότητα για βελτιωμένη ανάκτηση πετρελαίου (EOR) και γεωλογική αποθήκευση CO₂. Προτείνεται περαιτέρω έρευνα, συμπεριλαμβανομένων δοκιμών κορεσμού σε κυλινδρικά δείγματα (core-flooding) και ροής ρευστών (fluid flow modeling), ώστε να προσομοιωθούν καλύτερα οι επιτόπιες συνθήκες και να αξιολογηθεί η μακροπρόθεσμη συμπεριφορά των σχηματισμών.http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Μηχανικών Ορυκτών ΠόρωνAmvrosiatos_Konstantinos_Dip_2025.pdfChania [Greece]Library of TUC2025-07-15application/pdf11.0 MBembargo Amvrosiatos Konstantinos Αμβροσιατος Κωνσταντινος Pasadakis Nikos Πασαδακης Νικος Bellas Spyridon Μπέλλας Σπυρίδων Puntervold Tina Πολυτεχνείο Κρήτης Technical University of Crete CO2 Subsurface Storage Greece Reservoir Siliceous Formations Sustainable Energy