PROJETS DE RECHERCHE

Home/PROJETS DE RECHERCHE
PROJETS DE RECHERCHE 2018-04-24T11:59:52+01:00

Projet “Aquifer-CO2Leak” : Développement et mise en œuvre de méthodologies de localisation d’une fuite de CO2 et gaz associés par approche multi-puits, multi-traceurs: impacts sur l’hydrosystème en contexte de stockage

Référent G&E Adrian Cerepi

Aquifer-CO2Leak s’inscrit dans la suite de deux projets nationaux : CO2-Vadose (2008-2012), DEMO-CO2 (ADEME) (2013-2017) et d’un Projet de la Région Nouvelle Aquitaine « Surveillance CO2 » (2014-2018) (validation des méthodologies de surveillance de la zone non saturée associant modélisation numérique, géochimie et géophysique).

Objectifs

  1. Définition d’une panoplie de traceurs artificiels et naturels de fuites pour des stockages géologiques de différents produits (CO2, gaz naturels)
  2. Identifier les meilleures technologies disponibles pour le monitoring géochimique-géophysique de chaque traceur dans la phase aqueuse
  3. Formaliser la sensibilité de chaque traceur et des outils vis-à-vis d’une détection de fuite
  4. Modélisation numérique des processus de transport des différents traceurs à l’échelle du site expérimental et des systèmes de stockage
  5. Élaborer des méthodes numériques de triangulation en couplant modélisation et données de puits
  6. Évaluer l’impact environnemental d’une fuite de CO2 et autres gaz sur l’eau des aquifères (relargage d’éléments traces, métaux etc…)

Consortium de partenaires

Le consortium du projet Aquifer-CO2Leak est constitué de cinq types d’entité :

  • Un organisme de recherche académique de la Région Nouvelle-Aquitaine : EA 4592 G&E (Bordeaux Montaigne-Bordeaux INP),
  • Deux établissements publics à caractère industriel et commercial (EPIC) : IFPEn largement impliqué dans la problématique du CO2 et partenaires du réseau d’excellence européen sur le stockage géologique de CO2; IRIS Instruments,
  • Deux start-up qui sont spécialisées dans le domaine : Aérovia et Glincs,
  • Deux entreprises : TIGF (partenaire régional), IPC (International Petroleum Company/Lundin Petroleum, partenaire international),
  • Une institution co-financeur : ADEME

 

 

 

 

 

 

 

 

PROJET CLAYCOAT-ENGIE

Référent G&E Raphaël Bourillot

CLAYCOAT « CLAY COATing in shallow marine clastic deposits to improve reservoir quality prediction » est un programme national de recherche et développement (R&D) en géologie sédimentaire, financé par ENGIE associant les Universités Paris-Sud, de Poitiers, de l’ENSEGID-Bordeaux INP et ENGIE.

Résumé : La qualité des réservoirs est l’un des facteurs « risque » pour l’exploration d’hydrocarbures ou pour le développement futur de la géothermie dans les hydro-systèmes silicoclastiques. En effet, les propriétés de porosité et perméabilité contrôlent en grande partie la qualité de ces réservoirs. Ces vingt dernières années, les travaux sur la diagenèse des grès montrent que la présence de tapissages argileux -notamment chloritiques- entourant les grains détritiques de quartz (ou grain coatings) est associée à des réservoirs à fortes perméabilités (Ehrenberg, 1993, Bloch et al., 2002, Worden and Morad, 2003, Dowey, 2012). Ces tapissages inhibent notamment la précipitation de ciment de quartz au cours de la diagenèse d’enfouissement, et préservent ainsi les fortes porosités (>20%) et perméabilités (>100mD) même à des profondeurs très importantes (>3500 m). Leur extension à l’échelle du pore est déterminante sur la porosité. Des tapissages continus inhibent complètement la cimentation de quartz tandis que des tapissages discontinus laissent de l’espace permettant la nucléation de surcroissances. Une des hypothèses est que ces tapissages argileux se mettent en place précocement dans une partie des sables se déposant dans divers environnements comme les estuaires, les deltas, les plaines fluviatiles ou les dunes éoliennes.

Les réservoirs localisés dans des formations estuariennes (ex. en Mer du Nord) incluent d’abondants faciès à tapissages argileux qui forment souvent d’excellents réservoirs d’hydrocarbures. Dans ces formations détritiques, même si le lien entre présence de tapissage argileux et bonne perméabilité est maintenant bien admise, il existe beaucoup d’incertitudes sur leur variabilité spatiale, ce qui limite la prédiction des qualités réservoir. L’origine de ce(s) facteur(s) de contrôle fait actuellement l’objet de débats dans la communauté scientifique. En effet, les données de sub-surface montrent que ces tapissages argileux ont une répartition très hétérogène, même dans un cadre sédimentologique bien contraint (barres sableuses tidales), et leur présence est difficilement prédictible. Les conditions de dépôt de ces argiles: position dans l’estuaire, chimie de l’eau, timing, rôle des tapis microbiens et des macro organismes (e.g. Haile et al., 2015) sont très peu connues. Afin d’améliorer la productivité des réservoirs à hydrocarbures ou d’assurer la disponibilité de la ressource géothermique de manière durable, ce projet vise à mieux définir l’origine, la nature et la localisation spatio-temporelle des tapissages argileux dans un cadre sédimentologique et stratigraphique bien défini.

L’approche adoptée sera de comparer des réservoirs anciens (produits ou explorés par ENGIE : Mer du Nord, Australie, Algérie) avec un analogue actuel (bassin d’Arcachon et estuaire de la Gironde) en répondant, par exemple, aux questions suivantes sur l’origine des tapissages argileux:

  • Quelle est leur minéralogie ?
  • Sont-ils associés à un hydrodynamisme spécifique dans l’estuaire?
  • Quels sont les paramètres physico-chimiques (température, turbidité, salinité, pH, potentiel RedOx…) qui contrôlent la floculation de l’argile autour des grains détritiques et dans quel faciès et quels corps sédimentaires sont-ils produits de manière maximale?
  • Quel est le rôle des tapis microbiens dans la formation des tapissages argileux ?
  • Les tapissages sont-ils systématiquement associés à de bonnes qualités réservoirs?
  • Quel est le lien entre l’apparition ou la présence des tapissages argileux, stratigraphie séquentielle et environnement de dépôt?

Ce type d’étude semble être un prérequis pour toute amélioration dans la prédiction de la qualité des réservoirs, et pourrait donc augmenter considérablement la fiabilité de la modélisation 3D de ces réservoirs.

Plus d’informations via l’Université Paris Sud

 

Projet “Surveillance CO2” – Surveillance, en environnement proche surface, des sites de stockage géologique de CO2. Impact environnemental des fuites en contexte de puits

Référent G&E Adrian Cerepi

Le Contexte

Le 5ème rapport du GIEC, publié en novembre 2014 montre clairement que le réchauffement climatique observé est directement imputable aux émissions de gaz à effet de serre d’origine anthropique. Ainsi, la réunion de COP21 à Paris 2015 a souligné une fois de plus l’importance de trouver des solutions au changement climatique et plus précisément comment réduire l’augmentation des GES tel que le CO2.

Une des principales qualités d’un site géologique de stockage de CO2 sera de présenter une probabilité de fuites minimales. Il semble nécessaire de mettre en place des systèmes de surveillance géochimique et géophysique des stockages géologiques de CO2 pour détecter ces fuites, évaluer leur importance et impact sur la qualité des eaux des aquifères sus-jacentes et prévoir d’éventuelles actions correctives. L’originalité du projet consiste à la mise en œuvre des expériences et des méthodes dans un site pilote expérimental et naturel à Saint Emilion.

Les objectifs du projet

D’une durée de 48 mois (2013+2017), ce projet a un budget total de 616 k€ dont 49 € d’allocation doctorale ; il est adossé au projet national ADEME : DEMO-CO2. Il est coordonné par A. Cerepi, EA n°4592 «Géoressources & Environnement», (ENSEGID-Bordeaux INP).

  1. Comprendre les processus de migration du panache de CO2 et des gaz rares dans l’environnement proche surface (ZNS : zone non saturée, sol et air) dans un contexte de fuites de CO2 (fuite brutale et/ou diffuse) et dans un puits (Fig. 1),
  2. Modéliser en transport-réactif, les fuites brutales ou diffuses de CO2 le long d’un puits : estimation de la quantité de CO2 arrivant près de la surface pouvant se disperser et réagir avec la ZNS; tester des outils originaux de monitoring géochimiques du CO2 et des gaz rares en contexte de fuites brutales et diffuses,
  3. Établir des protocoles de monitoring pour la surveillance des sites industrialisés de stockage (Fig. 2),
  4. Mettre en place des procédures d’alerte en cas de comportement anormal des sites.

Figure 1. Configuration du système de monitoring de CO2. (source : Rapport ADEME, 2016) : représentation spatiale du site expérimental : configuration des préleveurs de gaz (CO2, Rn, He, Ne, Ar, Kr, Xe) et d’eau dans le sous-sol ainsi que des capteurs physiques : Teneur en eau, T°, Pression. Le laboratoire expérimental souterrain permettra de réaliser en conditions réelles des fuites ponctuelles de CO2 (brutale et diffuse), avec injection du CO2 dans un forage à 3,5 m et migration vers l’environnement proche surface

Résultats obtenus

les gaz rares He, Kr peuvent être utilisé comme traceurs inertes des fuites de CO2 dans les stockages géologiques;

  1. la ZNS présente une forte capacité de rétention (CO2 est bloqué dans la ZNS par sa dissolution dans la phase eau et piégé par capillarité) lors des fuites de CO2;
  2. la séparation des pics de concentrations entre Kr et CO2 permet de faire la distinction entre transfert advectif et diffusif ;
  3. les mesures isotopiques ont permis une différentiation claire entre le CO2 d’origine biologique et le CO2 injecté;
  4. le couplage géochimique-géo-électrique permet de visualiser les fuites de CO2.

Deux brevets et plusieurs publications dans des revues scientifiques ont été réalisés.

 

 

blanc blanc Deux brevets et plusieurs publications dans des revues scientifiques ont été réalisés. Deux brevets et plusieurs publications dans des revues scientifiques ont été réalisés.Deux brevets et plusieurs publications dans des revues scientifiques ont été réalisés.

 

PROJET FONGEOSEC

Référents G&E Alain Dupuy, François Larroque et Morgan Le Lous

Dans le cadre de l’action “Démonstrateurs en énergies renouvelables et décarbonées” des investissements d’avenir, l’Ademe avait lancé fin 2011 un Appel à Manifestation d’Intêrets (AMI) Géothermie. Le projet de géothermie profonde Fongeosec, présenté par le groupement d’entreprise piloté par la société Fonroche Géothermie (Enertime, Flodim, Enesol Géothermie, Well Staff Développement, Foragelec, Armines, l’Ensegid, le BRGM et le Latep) avait été accepté officiellement en septembre 2013.

Ce projet de plus de 80 millions d’euros vise à concevoir et réaliser à Lons dans les Pyrénées-Atlantiques un démonstrateur innovant d’une centrale géothermique de 5,5 MW électrique et 18 MW thermique.

FONGEOSEC vise à concevoir et mettre au point un démonstrateur innovant préindustriel d’une centrale géothermique haute enthalpie basée sur une technologie d’échangeur souterrain grande profondeur semi ouvert, utilisant des méthodes de production douces et maitrisées. Un investissement dans un outil de travail intégré et adapté (Rig de forage lourd spécifique) sera réalisé afin de garantir la réussite de Fongeosec et permettre le démarrage de la filière française géothermique haute température.

Sujet de recherche : Conception et développement d’un échangeur géothermique innovant haute enthalpie souterrain grande profondeur semi ouvert
Site d’étude : PER Strasbourg et Pau-Tarbes
Leader et consortium : Fonroche, Foragelec, Enertime, ARMINES, ENSEGID, BRGM, UPPA, Operantis, Flodim, Enesol

Partenaires du projet FONGEOSEC