Objectifs
Forte de l’expérience et du matériel acquis lors de « Gaz Annexes », notre groupe de recherche a pour vocation de poursuivre l’investigation des réactions géochimiques qui ont lieu dans les systèmes plus complexes eau-gaz-roche. Dans cette proposition, nous continuerons également de focaliser nos efforts sur la modélisation géochimique. L’objet principal de ce projet de recherche est de pouvoir évaluer quantitativement les effets potentiels des gaz co-injectés (i.e. CO2 + impuretés) durant les simulations géochimiques du devenir à long terme des sites de stockage de CO2. Ceci devra permettre de valider et d’améliorer le degré de confiance qui peut être accordé aux modèles prédictifs. Dans cette optique, nous allons nous intéresser :
- à l’impact du mélange CO2 et gaz co-injectés sur les minéraux et la géochimie du réservoir,
- aux possibles inférences sur l’environnement dans le cas d’une fuite.
Nous proposons également d'élargir les banques de données thermodynamiques par l’acquisition de données expérimentales manquantes conduisant, en particulier, au calage et à la validation d’équations d’état pour tous ces systèmes complexes. Une série d'expériences menées en conditions réalistes de pression et de température et en présence de roche-réservoir et de mélanges de gaz nous permettra de confronter les résultats des simulations numériques à ceux de simulations expérimentales, pour in fine, valider les codes nouvellement implémentés. Dans un souci d’efficacité et de réalisme dans les expériences à mener, nous avons choisi de nous concentrer sur un nombre restreint de gaz d'intérêt (SO2, NO, O2) et sur leur influence sur les roches réservoirs pour le stockage dans le Bassin de Paris (silicates + argiles).
En ayant une meilleure perception de la réactivité du mélange CO2 + impuretés sur les réservoirs de stockage, ce projet pourra également conduire à des améliorations en matière d'évaluation des risques pour l'environnement. Ce projet contribuera également à améliorer la connaissance de la composition des fluides qui pourraient fuir du réservoir et permettant ainsi une évaluation plus précise des impacts associés sur la santé humaine et les risques environnementaux. Cela apportera des données précieuses pour maîtriser « l’impact et le devenir des impuretés », comme souhaité dans la proposition de l’ANR.
Problématique scientifique
- Acquisition de données thermodynamiques (solubilité des gaz, constantes thermodynamiques fondamentales, mécanismes réactionnels, spéciation en solution).
- Modélisation des interactions eau/gaz/roche (équations d’état paramétrées pour les différents mélanges de gaz possibles, développement de modèles d’activité dans les codes de réaction/transport).
Verrous
- Manipulation de gaz dangereux et/ou corrosifs,
- Conditions P/T difficiles,
- La gestion de l’eau en règle générale,
- Multitude des espèces dérivées lors de la dissolution/spéciation des SOx et des NOx.
En cohérence avec les projets antérieurs (Gaz Annexes) et les données déjà disponibles par ailleurs, ainsi que dans un souci d’efficacité, nous avons choisi de nous concentrer sur le(s) système(s) suivant(s) :
- Gaz : CO2, SO2, NO, O2 et les espèces redox associées dans la phase gaz.
- Eau.
- Sels : 0 à 6 M NaCl.
- Minéraux : roche réservoir – silicates + argiles.
- Conditions (température : 30 à 150°C, pression : 30 à 200 bar).