Projet ANR-08-PCO2-0004 – CO-LINER : Intégrité des couvertures endommagées : caractérisation, modélisation et remediation
Programme : Capture et Stockage du CO2 (PCO2) 2008
Année de financement : 2008
Coordinateur du projet : CNRS - DR LANGUEDOC-ROUSSILLON (CNRS - DR LANGUEDOC-ROUSSILLON)
Partenaires : Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives; Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire; Divers privé
Montant : 817838.0 euros
Date de début : 2009
Durée : 36 mois
Résumé : L’acceptabilité environnementale et sanitaire des techniques de séquestration géologique du CO2 dépend de notre capacité à démontrer la pérennité du confinement. Les durées de stockage envisagées sont de plusieurs siècles et il est donc capital d’étudier les conséquences des discontinuités hydrauliques générées ou réactivées en phase d’injection ou par l’activité tectonique au cours du temps. Des écoulement ascendants de fluides saturés en CO2, de CO2 gaz ou supercritique ou encore de mélanges biphasiques, en fonction des propriétés hydrodynamiques du réservoir et de la pression partielle de CO2, sont attendus le long de ces discontinuités. Ces fluides en fort déséquilibre thermodynamique par rapport aux minéraux des couvertures (principalement argiles, carbonates et silice) peuvent produire une altération hydrochimique des fractures. Néanmoins,  il est aujourd'hui impossible de prédire s’ils sont susceptibles, à long terme, d’augmenter ou de réduire la perméabilité des couvertures et quels sont les facteurs limitants. En cas de fuite avérée de CO2 à travers ces discontinuités, certaines options peuvent être envisagées afin de les atténuer. Par exemple, on peut envisager de réguler la pression du réservoir en l’augmentant ou en la diminuant par d’injection ou pompage pour modifier les contraintes mécaniques dans la couvertures. Cependant, cette option est hasardeuse et difficile à réaliser après la phase d'injection. Une autre stratégie consiste à obturer la région où la fuite est observée ou prédite avec des matériaux de faible perméabilité. L'utilisation de boues minérales réagissant avec le CO2 pour former une matrice solide imperméable a été citée comme une méthode envisageable. Cependant, la mise en œuvre et les avantages de cette technique restent hypothétiques car les mécanismes qui contrôlent l’hydrodynamique et la réactivité de ces boues sont mal connus. CO-LINER vise à fournir les bases scientifiques nécessaires pour caractériser les mécanismes de transferts de masses, et produire les outils modélisation: (1) des variations de perméabilités des discontinuités hydrauliques des couvertures argilitiques liées aux réactions fluide-roche, (2) du colmatage des fractures par l'injection de boues minérales à haute capacité de carbonatation. En détail, CO-LINER a trois objectifs :                                                                                                                                                                                                     1) Produire une caractérisation détaillée des mécanismes qui contrôlent les variations de perméabilité des roches de couvertures dues aux possibles fuites de CO2 à travers les discontinuités hydrauliques. Ce travail est basé sur une étude des réactions de l’échelle du laboratoire, par des expériences de percolation innovantes co-validées par des expériences numériques, à celle du réservoir grâce au développement de nouveaux outils de modélisation basés sur un changement d'échelle pertinent des données acquises au laboratoire. 2) Déterminer la rhéologie et les propriétés hydrodynamiques des boues minérales à fort pouvoir de carbonatation (BMC) en fonction de la composition, la structure et la concentration de la fraction particulaire et de la speciation du fluide en utilisant des mesures détaillées, des expériences laboratoires et des expériences numériques. Il s’agit aussi de caractériser leur pouvoir de carbonatation en fonction des propriétés hydro-thermo-chimique du réservoir, et de déterminer des formulations optimisées.
3) Intégrer dans les modèles réservoirs, à travers des lois phénoménologiques validées, les mécanismes d’altération hydrochimique des couvertures fracturées et le colmatage artificiel des discontinuités hydrauliques, puis tester des scénarios typiques (i) de fuites dans les fractures et aux interfaces avec les ciments des forages et (ii) d'injection des BMC. L’objectif final est de conclure sur les risques à long terme de fuites localis