Mercredi 1 er decembre 2010 Impact hydrodynamique dun stockage géologique de CO 2 de taille industrielle Gestion des conflits dintérêts avec dautres usages

Mercredi 1er decembre 2010

Impact hydrodynamique d’un stockage géologique de CO2 de taille industrielle

Gestion des conflits d’intérêts avec d’autres usages de l’espace souterrain

E.Pesquet-Ardisson

Chaire CTSC – Nogent sur Marne

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Contexte de la mission professionnelle

Mission professionnelle

Financement: Chaire CTSCOrganisme d’accueil

Institutions

FRANCE CHINE

Mastère Specialisé en Gestion environnementale(EnvIM)

DiplômesMaster of Engineering (Tsinghua University)


Natural Risks and CO2 storage Safety division

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Problematique

> Quel sont les ordres de grandeur de l’impact

hydrodynamique d’un stockage géologique de

CO2 a l’échelle industrielle?

> Quels sont les conflits d’intérêts qui peuvent

survenir avec les autres usages de l’espace

souterrain?

Evaluation du risque



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Evaluation du risque

Adapted from Bouc, 2008Mercredi 1er decembre 2010


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Etapes de l’étude

> Etablir une typologie des réservoirs souterrains

> Modéliser l’impact hydrodynamique d’un stockage géologique de CO2 en aquifère profond

> Gestion des conflits d’interêts

=> Recommandations


Typologie des reservoirs souterrains


> 6Mercredi 1er decembre 2010


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Typologie des réservoirs: Méthodologie

> Identifier les différentes techniques propre chaque exploitation/stockage.

> « Filtrer » celles susceptibles d’être menacée par un stockage de CO2.

> Détailler les caractéristiques géologiques, hydrogéologiques et d’usage de chaque exploitation.

> Application au bassin de Paris


Modélisation hydrodynamique




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> Objectifs:

- Analyse de sensibilité sur des paramètres critiques du stockage.

- Ordre de grandeur de la perturbation en pression sur le réservoir.

- Ordre de grandeur de la perturbation sur la drainance.



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Analyse de sensibilité

(5 paramètres) :

Taux d’injection

Durée d’injection



> Application secteur PICOREF


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SENS



> Domaine et paramètres


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- Paramètres:

Epaisseur des couches, Perméabilité, Salinité, Température

Modèle 2D axi-symetrique

11 couches6 Aquiferes5 Aquitards

Extension lateral 100 km



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> Outils:

- MARTHE (BRGM): Modélisation hydrogéologique, régime permanent => Calage des perméabilités + simulation de la charge hydraulique.

- TOUGH2 (LBNL): module ECO2N, Multiphasique, régime transitoire => Etude de la surpression réservoir + Aquifères sus-jacents.

> Maillage et temps de calcul: ~30 000 mailles

=> ~ 6h CPU



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> Scenario de référence

> 10 Scenarios, combinaison des 4 paramètres.

- Scenario kc= 10-16 m²; kr = 0.1 D, taux injection => 2 Mt/an, temps d’injection jusqu’a 34 ans.

=> Limites numériques (maillage…)

Parameters Scenario (X4)

Cap-Rock permeability 10-18 m²

Reservoir permeability 0.2 D

CO2 injection rate 1 Mt /year

Time of injection 20 years


1D= 10-12 m²


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> Résultats: Extension de la bulle de CO2


kc 10-18 m²

kr 0.2 D




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> Résultats: Perturbation du champ de pression dans le réservoir.

0.1 bar< 70 km

1 bar18 km

Cap-rock


kc 10-18 m²

kr 0.2 D




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> Perturbation en pression dans les aquifères supérieurs.

0.1 barSemi-permeableKimmeridgien1 bar

Cap-rock Callovo-Oxfordien

Kimmeridgien semi-permeable


kc 10-16 m²

kr 0.2 D




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> Résultats: modification de la charge hydraulique (MARTHE)



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Limites du modèle

> Couches homogènes

> Pas de prise en compte des failles, puits abandonnés

> Pas de prise en compte de l’ecoulement regional.

> Données plus précises => bassin de Paris.

Perspectives

> Model 3D => Prise en compte de l’écoulement régional, des puits, des failles, scenarios multi-puits.


Gestion des conflits d’intérêts




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> Identification des conflitsCONFLICT USE

Direct

IndirectIntrinsic

ParametersResource

Use

Reservoir

Geology Hydrogeology

Expected Impact

Unexpected Behavior

Hydrodynamic impact

Leakage via Infrastructures


GE: Geothermal energyO&G: Oil and gasGW: Groundwater NGS: Natural Gas Storage

Tuesday, January 19, 2010


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> Identification des conflits dans le Dogger du bassin de Paris

CCS CONFLICT USE

Direct

IndirectIntrinsic

ParametersResource

Use

Reservoir

Geology Hydrogeology

Expected Impact

Unexpected Behavior

Hydrodynamic impact

Leakage via Infrastructures


GEO&G

GEO&G

O&G

GEO&G in the reservoir

GW

GEO&GNGS

Contexte actuel, des conflits identifiés entre CCS Vs. autres usages de l’espace souterrain => Conflits gérables…

Evolution future des usages souterrains à l’horizon 2020-2030:

- Contexte environnemental : Changement climatique

- Contexte économique: Prix du pétrole…

- Contexte géopolitique: Augmentation des stockages et indépendance énergétique....




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Gestion des conflits d’interets

> Recommandations

- Déterminer un périmètre d’exploitation, de protection prenant en compte la perturbation en pression => distance minimum entre deux sites.

- De façon plus générale, considérer l’espace souterrain avec une approche intégrée et non sectorielle => Rôle d’un organisme public.

- Utilisation d’outils de gestion spatiale 3D (SIG)=> Approche volumique de l’usage de l’espace souterrain.

- Développer les recherches sur le régime hydrodynamique du bassin de Paris (Cf Violette et al, UPMC) => modèle plus réaliste.

- Développer des synergies des usages souterrains (EOR, EGS).

=> Les conflits ne sont pas que d’ordre technique….



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Merci de votre attention!

Questions?



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Permeabilite du cap-rock

Duree d’injection

Tauxd’injection

Permeabilite du reservoir

Conditions aux limites


> Perturbation en pression dans le reservoir de stockage.

Sensibilité des paramètres



Documents

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