Chaire CTSC – Nogent sur Marne

1. Impact hydrodynamique d’un stockage géologique de CO2 de taille industrielleGestion des conflits d’intérêts avec d’autres usages de l’espace souterrainE.Pesquet-Ardisson Chaire CTSC – Nogent sur Marne

2. Contexte de la mission professionnelle CHINE FRANCE Institutions Mastère Specialisé en Gestion environnementale (EnvIM) Master of Engineering (Tsinghua University) Diplômes Financement: Chaire CTSC Mission professionnelle Organisme d’accueil Mercredi 1er decembre 2010

3. Problematique Evaluation du risque • Quel sont les ordres de grandeur de l’impact hydrodynamique d’un stockage géologique de CO2 a l’échelle industrielle? • Quels sont les conflits d’intérêts qui peuvent survenir avec les autres usages de l’espace souterrain? Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

4. Evaluation du risque Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010 Adapted from Bouc, 2008

5. Etapes de l’étude • Etablir une typologie des réservoirs souterrains • Modéliser l’impact hydrodynamique d’un stockage géologique de CO2 en aquifère profond • Gestion des conflits d’interêts => Recommandations Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

6. Typologie des reservoirs souterrains Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

7. Typologie des réservoirs: Méthodologie • Identifier les différentes techniques propre chaque exploitation/stockage. • « Filtrer » celles susceptibles d’être menacée par un stockage de CO2. • Détailler les caractéristiques géologiques, hydrogéologiques et d’usage de chaque exploitation. • Application au bassin de Paris Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

8. Modélisation hydrodynamique Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

9. Modélisation hydrodynamique • Objectifs: • Analyse de sensibilité sur des paramètres critiques du stockage. • Ordre de grandeur de la perturbation en pression sur le réservoir. • Ordre de grandeur de la perturbation sur la drainance. Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

10. Modélisation hydrodynamique Taux d’injection Durée d’injection Analyse de sensibilité (5 paramètres) : Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

11. Modélisation hydrodynamique • Application secteur PICOREF SENS Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

12. Modélisation hydrodynamique • Domaine et paramètres • Paramètres: • Epaisseur des couches, Perméabilité, • Salinité, • Température Modèle 2D axi-symetrique 11 couches 6 Aquiferes 5 Aquitards Extension lateral 100 km Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

13. Modélisation hydrodynamique • Outils: • MARTHE (BRGM): Modélisation hydrogéologique, régime permanent => Calage des perméabilités + simulation de la charge hydraulique. • TOUGH2 (LBNL): module ECO2N, Multiphasique, régime transitoire => Etude de la surpression réservoir + Aquifères sus-jacents. • Maillage et temps de calcul: ~30 000 mailles => ~ 6h CPU Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

14. Modélisation hydrodynamique • Scenario de référence • 10 Scenarios, combinaison des 4 paramètres. - Scenario kc= 10-16 m²; kr = 0.1 D, taux injection => 2 Mt/an, temps d’injection jusqu’a 34 ans. => Limites numériques (maillage…) 1D= 10-12 m² Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

15. Modélisation hydrodynamique • Résultats: Extension de la bulle de CO2 Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

16. Modélisation hydrodynamique • Résultats: Perturbation du champ de pression dans le réservoir. 1 bar 18 km 0.1 bar < 70 km Cap-rock Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

17. Modélisation hydrodynamique • Perturbation en pression dans les aquifères supérieurs. 0.1 bar Semi-permeable Kimmeridgien 1 bar Cap-rock Callovo-Oxfordien Kimmeridgien semi-permeable Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

18. Modélisation hydrodynamique • Résultats: modification de la charge hydraulique (MARTHE) Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

19. Modélisation hydrodynamique Limites du modèle • Couches homogènes • Pas de prise en compte des failles, puits abandonnés • Pas de prise en compte de l’ecoulement regional. • Données plus précises => bassin de Paris. Perspectives • Model 3D => Prise en compte de l’écoulement régional, des puits, des failles, scenarios multi-puits. Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

20. Gestion des conflits d’intérêts Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

21. Gestion des conflits d’intérêts CONFLICT USE • Identification des conflits Indirect Direct Intrinsic Parameters Resource Use Reservoir Expected Impact Unexpected Behavior Geology Hydrogeology Hydrodynamic impact Leakage via Infrastructures Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

22. Gestion des conflits d’intérêts CCS CONFLICT USE GE: Geothermal energy O&G: Oil and gas GW: Groundwater NGS: Natural Gas Storage • Identification des conflits dans le Dogger du bassin de Paris Indirect Direct Intrinsic Parameters Resource Use GE O&G Reservoir Expected Impact Unexpected Behavior Geology Hydrogeology Hydrodynamic impact Leakage via Infrastructures O&G GE O&G GE O&G in the reservoir GW GE O&G NGS Natural Risks and CO2 storage Safety division Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010 >22

23. Contexte actuel, des conflits identifiés entre CCS Vs. autres usages de l’espace souterrain => Conflits gérables… • Evolution future des usages souterrains à l’horizon 2020-2030: • Contexte environnemental : Changement climatique • Contexte économique: Prix du pétrole… • Contexte géopolitique: Augmentation des stockages et indépendance énergétique.... Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

24. Gestion des conflits d’interets • Recommandations • Déterminer un périmètre d’exploitation, de protection prenant en compte la perturbation en pression => distance minimum entre deux sites. • De façon plus générale, considérer l’espace souterrain avec une approche intégrée et non sectorielle => Rôle d’un organisme public. • Utilisation d’outils de gestion spatiale 3D (SIG)=> Approche volumique de l’usage de l’espace souterrain. • Développer les recherches sur le régime hydrodynamique du bassin de Paris (Cf Violette et al, UPMC) => modèle plus réaliste. • Développer des synergies des usages souterrains (EOR, EGS). => Les conflits ne sont pas que d’ordre technique…. Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

25. Merci de votre attention! Questions? Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

26. Modélisation hydrodynamique • Perturbation en pression dans le reservoir de stockage. Sensibilité des paramètres Duree d’injection Conditions aux limites Taux d’injection Permeabilite du cap-rock Permeabilite du reservoir Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010

27. Natural Risks and CO2 storage Safety division Mercredi 1er decembre 2010