Modélisation thermochimique et poroélastique de la cristallisation de sel, et nouveau dispositif expérimental d'écoulement multiphasique : comment prédire l'évolution de l'injectivité pour le stockage du CO2 en aquifère profond ?

Autor: Osselin, Florian
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2013
Předmět:
[PHYS:MECA:MEFL] Physics/Mechanics/Mechanics of the fluids
[PHYS:MECA:MEFL] Physique/Mécanique/Mécanique des fluides
[SPI:MECA:MEFL] Engineering Sciences/Mechanics/Fluids mechanics
[SPI:MECA:MEFL] Sciences de l'ingénieur/Mécanique/Mécanique des fluides
[PHYS:MECA:MEMA] Physics/Mechanics/Mechanics of materials
[PHYS:MECA:MEMA] Physique/Mécanique/Mécanique des matériaux
[SPI:MECA:MEMA] Engineering Sciences/Mechanics/Mechanics of materials
[SPI:MECA:MEMA] Sciences de l'ingénieur/Mécanique/Mécanique des matériaux
[PHYS:PHYS:PHYS_CHEM-PH] Physics/Physics/Chemical Physics
[PHYS:PHYS:PHYS_CHEM-PH] Physique/Physique/Chimie-Physique
[SDU:STU:GC] Sciences of the Universe/Earth Sciences/Geochemistry
[SDU:STU:GC] Planète et Univers/Sciences de la Terre/Géochimie
[SDE:MCG] Environmental Sciences/Global Changes
[SDE:MCG] Sciences de l'environnement/Milieux et Changements globaux
CCS
injectivité
pression de cristallisation
poromécanique
poroélasticité
CO2 supercritique
perméabilité
aquifères salins profonds
régimes hydrodynamiques
pression capillaire
assèchement
précipitation
Druh dokumentu: Diplomová práce
Popis: Dans un contexte de réduction internationale des émissions de gaz à effet de serre, les techniques de Captage Transport et Stockage de CO2 (CTSC) apparaissent comme une solution à moyen terme particulièrement efficace. En effet, les capacités de stockage géologique pourraient s'élever jusqu'à plusieurs millions de tonnes de CO2 injectées par an, soit une réduction substantielle des émissions atmosphériques de ce gaz. Une des cibles privilégiées pour la mise en place de cette solution sont les aquifères salins profonds. Ces aquifères sont des formations géologiques contenant une saumure dont la salinité est souvent supérieure à celle de la mer la rendant impropre à la consommation. Cependant, cette technique fait face à de nombreux défis technologiques ; en particulier la précipitation des sels, dissous dans l'eau présente initialement dans l'aquifère cible, suite à son évaporation par le CO2 injecté. Les conséquences de cette précipitation sont multiples, mais la plus importante est une modification de l'injectivité, c'est-à-dire des capacités d'injection. La connaissance de l'influence de la précipitation sur l'injectivité est particulièrement importante tant au niveau de l'efficacité du stockage et de l'injection qu'au niveau de la sécurité et de la durabilité du stockage. Le but de ces travaux de thèse est de comparer l'importance relative des phénomènes négatif (colmatage) et positif (fracturation) consécutifs à l'injection de CO2 et à la précipitation des sels. Au vu des nombreux résultats de simulations et de modélisation dans la littérature décrivant le colmatage de la porosité, il a été décidé de porter l'accent sur les effets mécaniques de la cristallisation des sels et la possible déformation de la roche mère. Une modélisation macroscopique et microscopique, tenant compte de deux modes possibles d'évaporation induits par la distribution spatiale de l'eau résiduelle a donc été développée afin de prédire le comportement mécanique d'un matériau poreux soumis à un assèchement par injection de CO2. Les résultats montrent que la pression de cristallisation consécutive à la croissance d'un cristal en milieu confiné peut atteindre des valeurs susceptibles localement de dépasser la résistance mécanique du matériau, soulignant ainsi l'importance de ces phénomènes dans le comportement mécanique global de l'aquifère. Sur le plan expérimental, les travaux ont porté sur l'utilisation d'un nouveau prototype de percolation réactive afin de reproduire le comportement d'une carotte de roche soumise à l'injection et ainsi obtenir l'évolution des perméabilités dans des conditions similaires à celle d'un aquifère.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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