Hydrogen solution exposure at a seasonal timescale does not affect the geomechanical properties of clay-rich sandstones
Notice bibliographique
Résumé
Underground hydrogen storage (UHS) in underground geological reservoirs is a promising solution for large-scale energy storage. However, several challenges, particularly geomechanical ones, must be resolved before UHS can be widely and safely deployed. The interactions between hydrogen, brine, and reservoir rock, combined with the cyclic stresses resulting from hydrogen injection and withdrawal may affect the mechanical integrity of the reservoir, the caprock, as well as its surrounding formations. This is an experimental investigation into the geomechanical impact of a 6 month exposure of clay-rich sandstone (Yellow Felser) rocks to hydrogen and/or brine. Cm-scale samples were exposed to hydrogen-saturated brine at 150 bar and [Formula: see text] in an autoclave for the period of six months. Afterwards, triaxial cyclic loading experiments were conducted on the samples under confining pressures of 10, 20, and 30 MPa. The results are compared with those from the reference samples, which have been exposed to brine only, for the same time period. Each mechanical test included eight stress cycles in the linear stress regime (below the brittle yield point), followed by loading to failure. The frequency, amplitude, and stress conditions were tailored to each confining pressure. The results showed that six months of hydrogen-saturated brine exposure had no noticeable effect on the failure envelope, elastic properties, inelastic strain, and acoustic properties of the Yellow Felser sandstone compared to exposure to brine alone. Internal friction, P-wave velocity, and Young's modulus each showed a change of around 3%, which is on the same order as the repeatability and therefore indicating minimal geomechanical alteration. Complementary qualitative and quantitative scanning electron microscopy (SEM) analyses revealed negligible microstructural changes. When eight stress cycles were applied within the linear stress regime, the majority of inelastic strain occurred during the first cycle, with no progressive accumulation thereafter. A comparison with samples tested under monotonic loading to failure confirmed that cyclic loading under these conditions does not affect the rock strength of Yellow Felser sandstone. These findings provide new insights into the combined effects of cyclic stress and hydrogen/brine/rock interactions on the geomechanical behavior of clay-rich sandstones under reservoir-relevant pressure and temperature conditions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».