Simulation numérique d'une fuite de CO2 dans un aquifère carbonaté. Modélisation du transport réactif de l'essai d'injection réalisée sur le site expérimental de Saint-Emilion
Géosciences


Type de contrat
Stage
Début
Entre juillet et décembre 2020
Durée
4 mois
Région
Ile de France
Indemn / Rém
Oui

ref Stage_AquiferCO2L

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de trois priorités stratégiques : mobilité durable, énergies nouvelles et hydrocarbures responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

  • l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
  • la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.


La Direction "Géosciences vise à développer des technologies de stockage géologique du CO2 et des méthodologies d'évaluation de performances, améliorer l'évaluation, le développement et l'exploitation des gisements d'hydrocarbures.
Les compétences scientifiques associées sont la physique et physico-chimie des écoulements en milieu poreux, la pétrophysique, la caractérisation des réservoirs, la modélisation et la simulation du comportement dynamique du réservoir.

Simulation numérique d’une fuite de CO2 dans un aquifère carbonaté.

Modélisation du transport réactif de l’essai d’injection réalisée sur le site expérimental de Saint-Emilion

Ce stage s’inscrit dans le cadre du projet ADEME Aquifer-CO2Leak, démarré en 2018 et d’une durée de quatre ans, visant à préciser les effets physico-chimiques induits par une fuite de CO2 issue d’un site de stockage géologique.

Dans le cadre de ce projet, des expériences sont réalisées sur le site expérimental de Saint-Emilion, où plusieurs injections d’eau acidifiée en CO2 dans un aquifère sont effectuées et monitorées via plusieurs piézomètres d’observation.

L’objectif de ce stage est d’améliorer la compréhension des processus survenant durant ces expériences en construisant un modèle numérique permettant de reproduire les observations de terrain. Pour cela, l’étudiant utilisera la simulation du transport réactif pour modéliser la migration du CO2 dans le sous-sol et ses conséquences géochimiques (variations de pH, dissolution / précipitation de minéraux, modifications des porosité et perméabilité…). Les simulations seront réalisées avec le logiciel de recherche CooresFlow, développé à IFPEN et permettant la résolution couplée des phénomènes d’écoulement, de transport et des interactions fluides-roches.

Dans un premier temps, l’étudiant se concentrera sur un système simplifié 1D, afin d’analyser la réponse du système lorsque les propriétés de transport réactif sont modifiées. Il s’appuiera sur cette modélisation pour construire un modèle 3D de l’expérience d’injection, qui sera utilisé pour étudier la sensibilité à la discrétisation spatiale et identifier les paramètres incertains pouvant contraindre les résultats numériques.

Sur la base des résultats de l’analyse de sensibilité, les paramètres influents seront calibrés en utilisant les données acquises sur site (temps d’arrivée des différents traceurs injectés, concentrations élémentaires mesurées,…). L’évaluation des incertitudes et la calibration du modèle pourra s’appuyer sur les outils développés à IFPEN (e.g. CougarOpt/Atout) et ceux disponibles dans les librairies du logiciel R.

Enfin, le modèle numérique réalisé, cohérent avec les mesures de terrain, pourra être utilisé en extrapolation afin d’évaluer les conséquences à long terme de différents scénarios de fuite de CO2 plus ou moins agressifs.

Mots clefs :

Transport réactif, stockage géologique de CO2, modèle numérique, calibration à partir de données expérimentales 

Compétences souhaitées :

  • Bonnes connaissances en écoulements multiphasiques dans les milieux poreux.
  • Intérêt pour la simulation numérique, les méthodes statistiques et l’optimisation.
  • Des connaissances en thermochimie seraient un plus.