Mercredi 1er décembre 2010 Sécurité et risques liés au stockage de CO 2 Résumé des présentations : GHGT-10 (Amsterdam, 19-23/09/10) IEA GHG Risk Assessment

mercredi 1er décembre 2010

Sécurité et risques liés au stockage de CO2

Résumé des présentations :GHGT-10 (Amsterdam, 19-23/09/10)IEA GHG Risk Assessment Network

(Denver, 17-19/05/10)

Séminaire Chaire CTSC

Plan

> Initiatives émergentes

> Méthodes pour l’analyse de risque

> Applications pratiques

> Etude et modélisation des phénomènes

> Conclusions du réseau IEA GHG

mercredi 1er décembre 2010 > 2

Initiatives

> IPAC-CO2

• Entité à but non lucratif. Financement (CA$ 14M):

– Gouvernement fédéral canadien

– Gouvernement du Saskatchewan

– Royal Dutch Shell

– …

• 8 centres « régionaux »

• Revue indépendante des analyses de risque et plans de gestion des risques

• « Communauté de pratique »

– Accès à des bases de données

– Meilleures pratiques

– Simulations de réservoir haute performance

– www.ipac-co2.com


Initiatives (2)

> National Risk Assessment Partnership (G. Guthrie, US DOE)• LANL – LBNL – LLNL – NETL – PNNL

• 6 groupes de travail :

– intégrité des puits,

– intégrité des couvertures,

– protection des eaux souterraines,

– surveillance stratégique,

– performance du réservoir

– modélisation des risques

• 3 objectifs :

– estimation de la capacité à ±30%

– permanence à 99% du stockage

– analyse des risques quantitative


Initiatives (2’)

> National Risk Assessment Partnership• Sous-systèmes liés par des modèles intégrés :

– réservoir relâchement/ transport récepteurs et milieux impactés.

• Recherche de profils de risque dans le temps quantitatifs et spécifiques au site :

– prédiction de courbes pour des sites génériques idéalisés à l’aide de simulations ;

– identification d’approximations (proxies) pour les composants-clés (p.ex. lier le mouvement du CO2 dans un puits à la perméabilité du puits dans le temps) ;

– développement de bonnes pratiques pour l’établissement de profils de risque.


Méthodes (1)

> J. Condor (IPAC-CO2) : Comparaison des méthodes et outils existants• Evaluation : Matrices / Nœuds papillons / ALARP

• Analyse : quantitative / semi-quantitative / qualitative : FEP, VEF, RISQUE…

• Méthodes : construction de scénarios, identification d’incertitudes, évaluation du risque…

• Pas de méthode standard.

• Méthodes industrielles pas adaptées par manque de données statistiques

• Approche recommandée : Analyse FEP – construction de scénarios – modélisation des processus – évaluation des conséquences

• Méthodes quantitatives pas recommandées


Méthodes (2)

> M. Carpenter (DNV)• Evaluation précoce du risque et des incertitudes

• Système divisé en sous-systèmes (géographiques)

• Experts : SWIFT et hiérarchisation des risques

– Brainstorming et comparaison aux FEPs Quintessa

– 12 disciplines dans le panel d’experts

– Nécessité d’une bonne connaissance du projet

– Evaluation semi-qualitative des probabilités et conséquences

Matrice de risque

• Qualité et incertitude des barrières géologiques : adapté du Screening and Ranking Framework

• Mène à des recommandations pour le programme de caractérisation


Méthodes (3)

> O. Bouc (BRGM)


Applications pratiques (1)

> In Salah : K. Dodds (BP), C. Oldenburg (LBNL)• RISQUE approach

– Direction de migration incorrecte au-delà de la limite acceptable pour un seul événement

• Certification Framework

– Risque dominé par la menace sur les aquifères d’eau potable dues aux puits et aux failles

– Migration latérale : risque négligeable (pas d’impacts)

– Assimilation des données opérationnelles

• Quantitative Risk Through Time (QRTT)

– Profil de risque évaluant la relation entre les mécanismes de risque et la dynamique du panache

• Les 3 techniques se complètent bien



> Weyburn : M. Stenhouse (INTERA), R. Chalaturnyk (Univ. Alberta)• Evaluation initiale : performance

– Migration par la géosphère : déterministe (Eclipse)

– Migration par les puits : semi-stochastique

• Leçons :

– Moins d’emphase sur certains aspects (FEPs)

– Considérer les impacts environnementaux

– Métrique de la performance ; analyse de la valeur de la donnée

• Travaux en cours : analyse de risque complète

– Approche RISQUE : Confinement / efficacité / Biosphère quelle matrice de conséquences ?

– Nœud-papillon : placer et quantifier les barrières

– Logique basée sur l’évidence, logique floue



> Barendrecht : R. van Eijs (TNO)1. Sélection des sites potentiels

2. Identification des menaces et scénarios de fuite (brainstorming + comparaison FEPs)

3. Etude détaillée de chacune de ces menaces

4. Hiérarchisation semi-quantitative : nœuds-papillons

5. Identification des mesures de réduction du risque

6. Définition des critères d’acceptation avec les parties prenantes : « raisonnable » ?

7. Synthèse des contraintes : registres et matrices

8. Tierce-expertise du plan de maîtrise des risques

9. Mise à jour de l’évaluation

10.Communication

• Tous les risques jugés négligeables !



> Decatur: K. Hnottavange-Telleen (Schlumberger)• Analyse des risques qualitative sur la base de 80

FEPs

– 3 valeurs par FEP : limite supérieure, meilleure estimation de la gravité, probabilité de la gravité associée à cette meilleure estimation.

– Automatisation pour un classement des FEPs rapide

– Matrice des risques : 5 classes de probabilité, de gravité

• Hiérarchisation des FEPs, pas quantification

• Distinguer considérations techniques et perceptions

• Questionnaire d’auto-évaluation distribué au préalable pour distinguer des degrés d’expertise divers


Etude et modélisation des phénomènes (1)

> Remontées de CO2 par des failles (K. Pruess, LBNL)• Nouveau module TOUGH2 : ECO2M pour les

mélanges CO2 – saumure, y.c. changement de phase

– 10 < T < 110°C ; P < 60 MPa

• Remontée par une faille depuis une accumulation secondaire

– Faibles différences avec travaux 2008

– Débit constant = débit d’injection après un pic

• Remontée par une faille profonde

– Variation quasi périodique des débits

et température

– Effets auto-colmatants / auto-stimulants

– Réactions géochimiques à incorporer



> Augmentation de pression (J. Birkholzer, LBNL)• Etude de sensibilité sur les facteurs gouvernant

l’augmentation de pression à grande distance

– Système ouvert / semi-ouvert / fermé

• Exemple du bassin de San Joaquin

– Compartimenté. Modèle faillé / non-faillé

– 5Mt/an pendant 50 ans

– Pression au point d’injection / à 20km ; débit à l’affleurement

– Perméabilité (x 10), porosité (±30%), compressibilité de pore (x 5)

Paramètres en champ proche influents (perméabilité)

En champ éloigné également (perméabilité)



> Sismicité induite (L. Myer, LBNL)• Approche pour son évaluation:

– Revue des réglementations existantes et initiation du dialogue

– Evaluation de l’aléa simicité naturelle (modèle géologique 3D, évaluation de l’état des contraintes in situ)

– Evaluation du potentiel de sismicité induite : Modélisation géomécanique des contraintes et de la rupture. Déterministe ou probabiliste ?

– Communication publique : rendre disponible les données sismiques

– Surveillance microsismique

– Etablir des procédures de réaction aux événements.



> Modélisation simplifiée (M. Celia, Princeton)

• Extension CO2 / pression ; remontées CO2 / saumure

– Echelles de temps / espace larges

– Intègrent des mécanismes à échelles spécifiques

• Définir les mécanismes à inclure en fonction de l’objectif :

échelle ≤ échelle de l’objectif

• Utilisation de modèles hybrides pour développer des

modèles grande échelle pratiques

– Incorporer des solutions analytiques à sous-échelle dans

des modèles numériques


Conclusions du réseau IEA GHG (1)

> Leçons et points récurrents

• Besoin d’évaluer l’adéquation des réglementations

existantes / émergentes

• Communication : importance de générer de la

confiance ; soigner la terminologie

• Comment définir des niveaux de risque acceptables ?

• Besoin de données de projets de démonstration pour

améliorer la compréhension des profils de risque



> Lacunes

• Information plus détaillée sur les performances de la

surveillance

– Interactions avec le réseau monitoring

• Impacts géochimiques et microbiologiques

• Déplacements de saumure

• Sismicité induite



> Recommandations

• Eviter les recouvrements entre différentes instances

• Travail nécessaire sur les indicateurs (« métriques »)

• Améliorer la comparaison entre projets : partage des

connaissances et données

• Utiliser davantage les analogues pour comprendre les

processus (en complément des modèles)

• Assurer la cohérence de la terminologie (partage d’un

rapport IEA GHG dédié)

• Encourager la représentation des industriels dans ce

réseau


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