BRGM`s CO2 Storage Research activities

Panorama de la recherche au
BRGM sur le stockage
géologique de CO2 81 eme congrès de l'ACFAS
09/05/2013 Québec
Le BRGM: service géologique français
Le BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières) est
l'établissement public de référence dans les applications
des sciences de la Terre pour gérer les ressources et les
risques du sol et du sous-sol.
Il poursuit deux objectifs :
>Comprendre les phénomènes géologiques et les risques
associés, développer des méthodologies et des techniques
nouvelles, produire et diffuser des données de qualité.
>Développer et mettre à disposition les outils nécessaires à
la gestion du sol, du sous-sol et des ressources, à la
prévention des risques naturels et des pollutions, aux
politiques de réponse au changement climatique.
>Depuis 1993: impliqué dans les projets CSC: en particulier
sur les sites de Sleipner, Weyburn, les pilotes français
09/05/2013 Québec
Les activités sur le CSC
>Expertise dans de nombreux aspects du
CSC
• Evaluation des capacités de stockage
• Caractérisation des sites de stockage
• Modélisation dynamique
• Evaluation des risques
• Développement de techniques de surveillance
• développement de stratégie de mitigation
• Autres formes de stockage
09/05/2013 Québec
Evaluation des capacités de stockage des
aquifères profonds et sélection de sites
> Evaluation des capacités > Participation à des
en France
Paris basin
Aquifers : 26 000
Mt
O&G fields : 100 Mt
projets européens:
•CO2Stop
•COMET
• EU Geocapacity
> Evaluation des sites
Coal basins
(300 – 500
Mt ?)
•Construction de modèles
géologique statiques (TGR-BF,
Picoref, SHPCO2)
Sud-Est basin
Aquifers : n.e.
Aquitaine basin
Aquifers: n.e.
O&G fields : 560 Mt
09/05/2013 Québec
•Etude de l'intégrité des
couvertures
•caractérisation
•étude de réservoir naturel
modélisation prédictive
> Différents
types de modèles:
• Transport multiphasic en milieu poreux
• Geomécanique
• Thermodynamique
• Geochimique
> Différentes échelles:
• du pore à l'aquifère entier
• de la période d 'injection à des milliers d'années
> Développement de codes de calcul
• transport réactif et hydrogéologie
• Couplage THMC
> Cooperation avec Berkeley
> Developpement de bases de
données géochimiques
09/05/2013 Québec
Projet phare CGS µlab
• Projet ANR, 4 ans, 8 partenaires, coordination CNRS Bordeaux
• Micro-laboratoires géologiques sur puces pour l’étude des
processus clés du transport réactif multiphasique appliqués au
stockage géologique du CO2
• Objectifs des travaxBRGM: mieux comprendre et décrire
» la distribution des fluides dans un milieu poreux (contexte
statique) en fonction de la composition chimique de la
solution porale (salinité), de la phase gazeuse ou
supercritique, de l’état de surface des minéraux ;
» le comportement des fluides au cours de cycles
d’imbibition-drainage en fonction des régimes
d’écoulement, de la structure porale, des processus aux
interfaces ;
» des mécanismes clés des processus du transport réactif
multiphasique (incluant les processus biogéochimiques),
notamment dans le contexte du stockage géologique du
CO2
09/05/2013 Québec
CGSµLab - concept
Projet Phare: Ultimate CO2
> Projet Européen 7eme PCRD , 2011 – 2014
> 12 Partnaires, BRGM coordinateur (Pascal Audigane)
> But: démontrer que le devenir à long terme du CO2
dans le réservoir assurera le piégeage permanent. Et ce
par:
• des études en labo, sur le terrain et de modélisation sur:
– lesmechanisemes de piégeage dans le réservoir
– les interactiosn fluide-roche et fluid-rock interactions et les
•
•
effets sur l 'intégrité mécanique de la couverture
– les fuites associées à des domages mécaniqueou chimique
près du puits
l'intégration des resultats
– pour évaluer le comportement long terme global des sites de
stockage à l'échlledu bassin ( efficacité e stockge etsécurité)
Prédictions plus robustes par
– la prise en compte des incertitues liées à la modélisation
numérique tout au long duprcess
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ULTimateCO2
mardi 7 mai 2013
>9
analyse de risque, l’évaluation des impacts,
critères de sécurité
> Méthodologies d'analyse de
risques
•
•
Définition de scenarii
Modélisation simplifiée
> Intégrité des puits et de la
couverture et de l'interface
> Impact des fuites
•
•
sur l'eau potable
à la surface
•
•
sur l'aquifère de stockage et le puits
sur les aquifères d'eau potable
> Impact des impuretés
> Définition de critères de sécurité
09/05/2013 Québec
projet Phare: Cipres
> Impacts potentiels de stockage
géologique de CO2 sur la qualité de l'eau
potablesouterraine
> 42 mois, 6 partnaires, BRGM
coordinateur (Julie Lions)
> Objectifs:
•
•
caracteriserles mécanismes bio-géochimiques qui
pourraient dégrader la qualité des ressources en eau
souterraine
Mettre au point une méthode de surveillance
> activités:
•
•
•
09/05/2013 Québec
Laboratoire pour caracteriser les processus
biochimiques et géochimiques (sorption/désorption)
Site expérimental pour valider la surveillance en
simulant des fuites de CO2 dans des eaux souterraines
et caractériser les mécanismes ayant un impact sur la
qualité de l'eau
Un puits profond pour appliquer la surveillance
Simulation expérimentale et suivi in
situ d'une fuite de CO2
09/05/2013 Québec
Développement d’outils de surveillance
> Surveillance en profondeur et proche
surface
•
•
•
•
Electromagnetique
Sismique active / passive
Gravimétrie
Geochimique (isotopes)
> Surveillance de surface
•
•
Indicateurs biologiques (faune microbiologiques,
flore..)
Mesuresde concentration des Gas des sols
> Tests sur des analogues naturels et
des sites pilotes
09/05/2013 Québec
Projet phare: outils géochimiques isotopiques
Modélisation numérique d’une remontée de CO2
dans l’aquifère de l’Albien
Article publié: Humez et al. 2011,Transport In
Porous Media
Approche expérimentale en batch (échantillons
naturels de l’Albien)
•Formulation des processus géochimique mis en jeu
par la chimie et isotopes
•Couplage
entre
l’expérimentation
et
la
modélisation géochimique
Article publié: Humez et al. 2012, Applied
Geochem.
Changement d’échelle
•Site expérimental de remontée contrôlée de CO2 en
Norvège
•Application et recommandation pour le monitoring
isotopique
Article soumis:
Humez et al. 2012, Chem. Geol
> 14
Développement de plan de mitigation et
remédiation
> Inventaires des techniques existantes
étude IEA-GHG, avec IRIS (NO)
Methodologies and
technologies for mitigation of undesired CO2 migration in the
subsurface
> Simulation de techniques pour arrêter
une fuite ou pour en limiter l'impact
> Intégration de ces
techniques dans la
gestion des risques
Réveillère et al., 2012
09/05/2013 Québec
D'autres formes de stockage
> Couplage stockage CO2 et energie
géothermique
• projet CO2dissolve
• ANR 3 ans, 6 partenaires
• coordination BRGM (C Kervevan)
>Challenges
• Injectivité limitée par la solubilité du CO2 dans la saumure
•
•
•
(10-100 kt/an/doublet)
Réactivité en sortie de puits (carbonates)
Corrosion puits
Maîtrise du processus de dissolution en continu
>Avantages
• Effet de pression très limité (masse d’eau pompée =
•
•
•
•
masse d’eau injectée)
Forces gravitaires favorables
Plus de limite des 800 m
Plus besoin de couverture étanche
Physique plus simple  modélisation plus fiable
D3E
Lundi 17 septembre 2012
> 17
Integration Européenne:
CO2GeoNet & CGS Europe
> CO2GeoNet est la référence
scientifique européenne sur le
Stockage de CO2
•
fondé a partir d'un projet 6PCRD, c'est depuis
2008 une association
> CGS Europe, pour étendre le
réseau à toute l'Europe
•
•
projet européen 7eme PCRD
34 instituts de recherche dans 28 pays
Activités:
Recherche conjointe
Conseil Scientifique
Formations
Information & communication
09/05/2013 Québec
www.CO2GeoNet.eu
www.CGSeurope.net
reconnus par:
Réseaux
>BRGM est présent dans la ZEP (zero
Emission Plateform, membre de
plusieurs groupes de travail), CSLF,
CO2Net.
>Club CO2 (qui regroupe les principaux
acteurs industriels, académiques et
institutionnels du CSC en france)
> fortement impliqué dans différents
réseaux de l'IEA GHG (risk,
monitoring, modelling etc.)
09/05/2013 Québec
Thank you for your attention
09/05/2013 Québec
List of on going projects
> FP7 European Funds:
• Coordinated by BRGM
– CGS Europe: Trans-national cooperation and networking
in the field of CO2 storage
– ULTimateCO2: Understanding the long term fate of CO2
• As partner of the Consortium
– ECCSEL: European Carbon dioxide Capture and Storage
Laboratory Infrastructure
– R&Dialogue: Communication of CCS and “carbon
negative” power generation
– COMET: Integrated infrastructure for CO2 transport and storage
in the west MEdiTerranean – RISCS: Research into Impacts and Safety in CO2 Storage
– CO2CARE: CO2 site Closure Assessment Research
– CO2FIELDLAB: monitoring systems to detect shallow CO2
migration and surface leakage
09/05/2013 Québec
List of on going projects
> French National funds (ANR):
• Coordinated by BRGM
– CO2 Dissolved: Injection and CO2 Storage Optimisation
for geothermal valorisation
– HCUBE: Heterogeneity Hydrodynamics and
Homogeneisation in CO2 modeling
– CIPRES: Impacts of CO2 storage on groundwaters quality
– FISIC: Hydromechanical behavior of Faults and Induced
Seismicity under CO2 Injection Conditions
• As partner of Consortium
– microGSLAB: MicroLab on to study reactive transport in
CCS
– EM-Hontomin: Electrical CSEM methods for monitoring
the CO2 at Hontomin (Spain)
09/05/2013 Québec