Panorama de la recherche au BRGM sur le stockage

géologique de CO2 

81 eme congrès de l'ACFAS

09/05/2013 Québec

Le BRGM: service géologique français

Le BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières) est l'établissement public de référence dans les applications des sciences de la Terre pour gérer les ressources et les risques du sol et du sous-sol.

Il poursuit deux objectifs :

>Comprendre les phénomènes géologiques et les risques associés, développer des méthodologies et des techniques nouvelles, produire et diffuser des données de qualité.

>Développer et mettre à disposition les outils nécessaires à la gestion du sol, du sous-sol et des ressources, à la prévention des risques naturels et des pollutions, aux politiques de réponse au changement climatique.

>Depuis 1993: impliqué dans les projets CSC: en particulier sur les sites de Sleipner, Weyburn, les pilotes français

09/05/2013 Québec

Les activités sur le CSC

>Expertise dans de nombreux aspects du CSC• Evaluation des capacités de stockage

• Caractérisation des sites de stockage

• Modélisation dynamique

• Evaluation des risques

• Développement de techniques de surveillance

• développement de stratégie de mitigation

• Autres formes de stockage

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Evaluation des capacités de stockage des aquifères profonds et sélection de sites

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>Evaluation des capacités en France

>Participation à des projets européens:•CO2Stop•COMET• EU Geocapacity

>Evaluation des sites•Construction de modèles géologique statiques (TGR-BF, Picoref, SHPCO2)

•Etude de l'intégrité des couvertures•caractérisation•étude de réservoir naturel

Paris basinAquifers : 26 000

MtO&G fields : 100 Mt

Aquitaine basinAquifers: n.e.

O&G fields : 560 Mt

Coal basins(300 – 500

Mt ?)

Sud-Est basinAquifers : n.e.

modélisation prédictive

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>Différents types de modèles:• Transport multiphasic en milieu poreux

• Geomécanique

• Thermodynamique

• Geochimique

>Différentes échelles:• du pore à l'aquifère entier

• de la période d 'injection à des milliers d'années

>Développement de codes de calcul• transport réactif et hydrogéologie

• Couplage THMC

>Cooperation avec Berkeley

>Developpement de bases de données géochimiques

Projet phare CGS µlab

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• Projet ANR, 4 ans, 8 partenaires, coordination CNRS Bordeaux• Micro-laboratoires géologiques sur puces pour l’étude des processus clés du transport réactif multiphasique appliqués au stockage géologique du CO2

• Objectifs des travaxBRGM: mieux comprendre et décrire » la distribution des fluides dans un milieu poreux (contexte

statique) en fonction de la composition chimique de la solution porale (salinité), de la phase gazeuse ou supercritique, de l’état de surface des minéraux ;

» le comportement des fluides au cours de cycles d’imbibition-drainage en fonction des régimes d’écoulement, de la structure porale, des processus aux interfaces ;

» des mécanismes clés des processus du transport réactif multiphasique (incluant les processus biogéochimiques), notamment dans le contexte du stockage géologique du CO2

CGSµLab - concept

Projet Phare: Ultimate CO2

>Projet Européen 7eme PCRD , 2011 – 2014

>12 Partnaires, BRGM coordinateur (Pascal Audigane)

>But: démontrer que le devenir à long terme du CO2 dans le réservoir assurera le piégeage permanent. Et ce par:• des études en labo, sur le terrain et de modélisation sur:

– lesmechanisemes de piégeage dans le réservoir

– les interactiosn fluide-roche et fluid-rock interactions et les effets sur l 'intégrité mécanique de la couverture

– les fuites associées à des domages mécaniqueou chimique près du puits

• l'intégration des resultats

– pour évaluer le comportement long terme global des sites de stockage à l'échlledu bassin ( efficacité e stockge etsécurité)

• Prédictions plus robustes par

– la prise en compte des incertitues liées à la modélisation numérique tout au long duprcess

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ULTimateCO2

mardi 7 mai 2013 > 9

analyse de risque, l’évaluation des impacts, critères de sécurité

>Méthodologies d'analyse de risques• Définition de scenarii

• Modélisation simplifiée

>Intégrité des puits et de la couverture et de l'interface

>Impact des fuites• sur l'eau potable

• à la surface

>Impact des impuretés• sur l'aquifère de stockage et le puits

• sur les aquifères d'eau potable

> Définition de critères de sécurité

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projet Phare: Cipres

>Impacts potentiels de stockage géologique de CO2 sur la qualité de l'eau potablesouterraine

>42 mois, 6 partnaires, BRGM coordinateur (Julie Lions)

>Objectifs:• caracteriserles mécanismes bio-géochimiques qui

pourraient dégrader la qualité des ressources en eau souterraine

• Mettre au point une méthode de surveillance

>activités:• Laboratoire pour caracteriser les processus

biochimiques et géochimiques (sorption/désorption)

• Site expérimental pour valider la surveillance en simulant des fuites de CO2 dans des eaux souterraines et caractériser les mécanismes ayant un impact sur la qualité de l'eau

• Un puits profond pour appliquer la surveillance

09/05/2013 Québec

09/05/2013 Québec

Simulation expérimentale et suivi in situ d'une fuite de CO2

Développement d’outils de surveillance

>Surveillance en profondeur et proche surface• Electromagnetique

• Sismique active / passive

• Gravimétrie

• Geochimique (isotopes)

>Surveillance de surface• Indicateurs biologiques (faune microbiologiques,

flore..)

• Mesuresde concentration des Gas des sols

>Tests sur des analogues naturels et des sites pilotes

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Projet phare: outils géochimiques isotopiques

Approche expérimentale en batch (échantillons naturels de l’Albien)

•Formulation des processus géochimique mis en jeu par la chimie et isotopes•Couplage entre l’expérimentation et la modélisation géochimique

Article publié: Humez et al. 2012, Applied Geochem.

Modélisation numérique d’une remontée de CO2 dans l’aquifère de l’Albien

Article publié: Humez et al. 2011,Transport In Porous Media

Changement d’échelle•Site expérimental de remontée contrôlée de CO2 en Norvège•Application et recommandation pour le monitoring isotopique

Article soumis: Humez et al. 2012, Chem. Geol

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Développement de plan de mitigation et remédiation

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> Inventaires des techniques existantes étude IEA-GHG, avec IRIS (NO) Methodologies and technologies for mitigation of undesired CO2 migration in the subsurface

> Simulation de techniques pour arrêter une fuite ou pour en limiter l'impact

> Intégration de ces techniques dans la gestion des risques

Réveillère et al., 2012

D'autres formes de stockage> Couplage stockage CO2 et energie

géothermique• projet CO2dissolve• ANR 3 ans, 6 partenaires• coordination BRGM (C Kervevan)

>Challenges• Injectivité limitée par la solubilité du CO2 dans la saumure

(10-100 kt/an/doublet)

• Réactivité en sortie de puits (carbonates)

• Corrosion puits

• Maîtrise du processus de dissolution en continu

>Avantages• Effet de pression très limité (masse d’eau pompée =

masse d’eau injectée)

• Forces gravitaires favorables

• Plus de limite des 800 m

• Plus besoin de couverture étanche

• Physique plus simple modélisation plus fiable

Lundi 17 septembre 2012

D3E

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Integration Européenne: CO2GeoNet & CGS Europe

09/05/2013 Québec

Activités:Recherche conjointeConseil ScientifiqueFormationsInformation & communication

reconnus par:

www.CO2GeoNet.euwww.CGSeurope.net

>CO2GeoNet est la référence scientifique européenne sur le Stockage de CO2• fondé a partir d'un projet 6PCRD, c'est depuis

2008 une association

>CGS Europe, pour étendre le réseau à toute l'Europe• projet européen 7eme PCRD

• 34 instituts de recherche dans 28 pays

Réseaux

>BRGM est présent dans la ZEP (zero Emission Plateform, membre de plusieurs groupes de travail), CSLF, CO2Net.

>Club CO2 (qui regroupe les principaux acteurs industriels, académiques et institutionnels du CSC en france)

> fortement impliqué dans différents réseaux de l'IEA GHG (risk, monitoring, modelling etc.)

09/05/2013 Québec

Thank you for your attention

09/05/2013 Québec

List of on going projects

>FP7 European Funds:

• Coordinated by BRGM– CGS Europe: Trans-national cooperation and networking

in the field of CO2 storage

– ULTimateCO2: Understanding the long term fate of CO2

• As partner of the Consortium– ECCSEL: European Carbon dioxide Capture and Storage

Laboratory Infrastructure

– R&Dialogue: Communication of CCS and “carbon negative” power generation

– COMET: Integrated infrastructure for CO2 transport and storage in the west MEdiTerranean 

– RISCS: Research into Impacts and Safety in CO2 Storage

– CO2CARE: CO2 site Closure Assessment Research

– CO2FIELDLAB: monitoring systems to detect shallow CO2

migration and surface leakage

09/05/2013 Québec

List of on going projects

>French National funds (ANR):

• Coordinated by BRGM– CO2 Dissolved: Injection and CO2 Storage Optimisation

for geothermal valorisation

– HCUBE: Heterogeneity Hydrodynamics and Homogeneisation in CO2 modeling

– CIPRES: Impacts of CO2 storage on groundwaters quality

– FISIC: Hydromechanical behavior of Faults and Induced Seismicity under CO2 Injection Conditions

• As partner of Consortium– microGSLAB: MicroLab on to study reactive transport in

CCS

– EM-Hontomin: Electrical CSEM methods for monitoring the CO2 at Hontomin (Spain)

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