Stockage géologique des gaz acides - IMT

Institut Mines-Télécom

w 27/11/2014

Stockage géologique

des gaz acides

Daniel Garcia, Jérôme Corvisier

GSE Géosciences

5 nov 2014 Colloque Ressources Naturelles

et Environnement Stockage souterrain


Les attendus du stockage

Spécificités et problématiques

Héritage, structure, partenariats

Panorama des contributions IMT

2 5-6 nov 2014 Colloque Ressources Naturelles et Environnement

Stockage géologique des gaz acides

Ingénierie chimique de réservoir

Focus sur gaz annexes

Pistes et Validation


Les attendus du stockage des gaz acides

Un effet significatif sur l’atmosphère (2020-2050)

Un stockage et un suivi à long terme

Une emprise géographique limitée au maximum

Des impacts acceptables / maitrisés / solutions


Hansen 2009

Utsira Formation ,

Sleipner area


Spécificités et problématiques

Ingénierie mature (CO2-EOR depuis 1976)

Taille et durée des opérations, monitoring

Acidité induite, couplages hydro-chimie-mécanique

4 5-6 nov 2014 Colloque Ressources Naturelles et Environnementg

couverture accumulations secondaires

gaz dissous /

gaz résiduel

injection

l’espace disponible

les déformations

la perturbation chimique

les risques

accumulation


Panorama des contributions IMT

Etudes de site / méthodologiques

Modélisation chimie transport

Expérimentation équilibres

Expérimentation réactive

Développements numériques

Monitoring géochimique

Juridique et Risques


Stockage géologique des gaz acides


Héritage, structuration, partenariats

pétrologie hydrothermale, géochimie, diagenèse

convention IFPEN et recherche partenariale

• RTPG : PICOR, PICOREF

• ANR GEOCARBONE CARBONATATION, PICOREF ANR CALCUL INTENSIF SHPCO2

• BRGM, GDF, INERIS, INRIA, LMTG, UPMC…


géologie de l’U, hydrogéochimie, filière nucléaire

PGT et recherche partenariale

• ANR GEOCARBONE INTEGRITE

• ANR Gaz Annexes, SIGARR

• CEA, EDF, AREVA, IRSN, LAFARGE, INPL, TOTAL…


Stockage de gaz acides et transport réactif

Géochimie 0D: ARCHIMEDE, puis ARXIM

• Spéciation(s), cinétique 0D, GEM…

Couplage avec le transport: COORES

• Simulateur de réservoir multiphasique compositionnel


Géochimie 0D: CHESS

• Spéciation(s), redox, cinétique, adsorption…

Couplage avec le transport: HYTEC

• Ecoulements saturés, étendus au diphasique


Ingénierie (chimique) de réservoir

Méthode opérationnelle pour

• Préfigurer et affiner un schéma d’exploitation

• Accéder aux bilans (CO2 piégé, dissous, mobile)


couverture

réservoir

Injection CO2

Injection eau

saturation eau SW

PICOREF (réservoir carbonaté Bassin Parisien)


SW

CO2 résiduel

CO2 mobile

couverture


Méthode opérationnelle pour

• Préfigurer et affiner un schéma d’exploitation

• Accéder aux bilans (CO2 piégé, dissous, mobile)


réservoir

saturation eau




Mouvements relatifs des réactants

• Modes et conditions aux limites des réactions

• Drainage, imbibition, mélange, diffusion croisée


couverture

réservoir

dissolution



Exploitation et développements

Tests de sensibilité

• Réactivité distribuée >> design d’injection


Acquisition de données nouvelles

• Expérimentation à l’équilibre : portlandite, ciments

• Thermodynamique des gaz annexes (avec CTP)

• Expérimentation dynamique (bétons, percolation)

Numérisation

• Benchmarking, calcul intensif (SHP-CO2)

• Passage de HYTEC au diphasique

• Gestion des apparitions-disparitions de phases


Mélanges complexes Mesures de solubilité

EOS adaptées au transport réactif


Thématique gaz annexes

Corvisier, 2013


Thématique gaz annexes

Réactions eau-gaz-roche

Modélisation CHESS 0D


Renard, 2010

Corvisier et al., 2013


Applications réservoir

Hétérogénéités compositionnelles H2S, CO2, CH4

• Scénario : aquifère actif, solubilité différentielle

• Tests de sensibilité


XH2S (%)

gaz

aquifère actif

couverture

Bonnaud, 2012


Echange gaz-hydrocarbures peu mobiles

ECBM, hydrates, migration, altération de la MO


réservoir

horizontal

eau, roche

MO (5%)

drainage

au gaz

CO2

pur

Darcy flow


ECBM, hydrates, migration, altération de la MO


Invasion capillaire

Echange gaz-hydrocarbures peu mobiles


Bilan, pistes et validation

Lien avec la thermodynamique

• PVT eau-gaz

• Hydrates de gaz


Liens avec le Génie des Procédés

• Diversité des applications (valorisation, traitement)

• Retour d’expérience validateur

• Réactions avec les solides massifs

Liens avec l’expérimentation

• Validation 0D (équilibres )

• Validation 1D (diffusion croisée)

• Validation 1D (percolation réactive, capture en x et en t)

Documents

Stockage géologique des gaz acides - IMT