Séminaire Chaire CTSC

1. Sécurité et risques liés au stockage de CO2Résumé des présentations :GHGT-10 (Amsterdam, 19-23/09/10)IEA GHG Risk Assessment Network (Denver, 17-19/05/10) Séminaire Chaire CTSC

2. Plan • Initiatives émergentes • Méthodes pour l’analyse de risque • Applications pratiques • Etude et modélisation des phénomènes • Conclusions du réseau IEA GHG

3. Initiatives • IPAC-CO2 • Entité à but non lucratif. Financement (CA$ 14M): • Gouvernement fédéral canadien • Gouvernement du Saskatchewan • Royal Dutch Shell • … • 8 centres « régionaux » • Revue indépendante des analyses de risque et plans de gestion des risques • « Communauté de pratique » • Accès à des bases de données • Meilleures pratiques • Simulations de réservoir haute performance • www.ipac-co2.com

4. Initiatives (2) • National Risk Assessment Partnership (G. Guthrie, US DOE) • LANL – LBNL – LLNL – NETL – PNNL • 6 groupes de travail : • intégrité des puits, • intégrité des couvertures, • protection des eaux souterraines, • surveillance stratégique, • performance du réservoir • modélisation des risques • 3 objectifs : • estimation de la capacité à ±30% • permanence à 99% du stockage • analyse des risques quantitative

5. Initiatives (2’) • National Risk Assessment Partnership • Sous-systèmes liés par des modèles intégrés : • réservoir  relâchement/ transport  récepteurs et milieux impactés. • Recherche de profils de risque dans le temps quantitatifs et spécifiques au site : • prédiction de courbes pour des sites génériques idéalisés à l’aide de simulations ; • identification d’approximations (proxies) pour les composants-clés (p.ex. lier le mouvement du CO2 dans un puits à la perméabilité du puits dans le temps) ; • développement de bonnes pratiques pour l’établissement de profils de risque.

6. Méthodes (1) • J. Condor (IPAC-CO2) : Comparaison des méthodes et outils existants • Evaluation : Matrices / Nœuds papillons / ALARP • Analyse : quantitative / semi-quantitative / qualitative : FEP, VEF, RISQUE… • Méthodes : construction de scénarios, identification d’incertitudes, évaluation du risque… • Pas de méthode standard. • Méthodes industrielles pas adaptées par manque de données statistiques • Approche recommandée : Analyse FEP – construction de scénarios – modélisation des processus – évaluation des conséquences • Méthodes quantitatives pas recommandées

7. Méthodes (2) • M. Carpenter (DNV) • Evaluation précoce du risque et des incertitudes • Système divisé en sous-systèmes (géographiques) • Experts : SWIFT et hiérarchisation des risques • Brainstorming et comparaison aux FEPsQuintessa • 12 disciplines dans le panel d’experts • Nécessité d’une bonne connaissance du projet • Evaluation semi-qualitative des probabilités et conséquences  Matrice de risque • Qualité et incertitude des barrières géologiques : adapté du Screening and Ranking Framework • Mène à des recommandations pour le programme de caractérisation

8. Méthodes (3) • O. Bouc (BRGM)

9. Applications pratiques (1) • In Salah : K. Dodds (BP), C. Oldenburg (LBNL) • RISQUE approach • Direction de migration incorrecte au-delà de la limite acceptable pour un seul événement • Certification Framework • Risque dominé par la menace sur les aquifères d’eau potable dues aux puits et aux failles • Migration latérale : risque négligeable (pas d’impacts) • Assimilation des données opérationnelles • Quantitative Risk Through Time (QRTT) • Profil de risque évaluant la relation entre les mécanismes de risque et la dynamique du panache • Les 3 techniques se complètent bien

10. Applications pratiques (2) • Weyburn : M. Stenhouse (INTERA), R. Chalaturnyk (Univ. Alberta) • Evaluation initiale : performance • Migration par la géosphère : déterministe (Eclipse) • Migration par les puits : semi-stochastique • Leçons : • Moins d’emphase sur certains aspects (FEPs) • Considérer les impacts environnementaux • Métrique de la performance ; analyse de la valeur de la donnée • Travaux en cours : analyse de risque complète • Approche RISQUE : Confinement / efficacité / Biosphère  quelle matrice de conséquences ? • Nœud-papillon : placer et quantifier les barrières • Logique basée sur l’évidence, logique floue

11. Applications pratiques (3) • Barendrecht : R. van Eijs (TNO) • Sélection des sites potentiels • Identification des menaces et scénarios de fuite (brainstorming + comparaison FEPs) • Etude détaillée de chacune de ces menaces • Hiérarchisation semi-quantitative : nœuds-papillons • Identification des mesures de réduction du risque • Définition des critères d’acceptation avec les parties prenantes : « raisonnable » ? • Synthèse des contraintes : registres et matrices • Tierce-expertise du plan de maîtrise des risques • Mise à jour de l’évaluation • Communication • Tous les risques jugés négligeables !

12. Applications pratiques (4) • Decatur: K. Hnottavange-Telleen (Schlumberger) • Analyse des risques qualitative sur la base de 80 FEPs • 3 valeurs par FEP : limite supérieure, meilleure estimation de la gravité, probabilité de la gravité associée à cette meilleure estimation. • Automatisation pour un classement des FEPs rapide • Matrice des risques : 5 classes de probabilité, de gravité • Hiérarchisation des FEPs, pas quantification • Distinguer considérations techniques et perceptions • Questionnaire d’auto-évaluation distribué au préalable pour distinguer des degrés d’expertise divers

13. Etude et modélisation des phénomènes (1) • Remontées de CO2 par des failles (K. Pruess, LBNL) • Nouveau module TOUGH2 : ECO2M pour les mélanges CO2 – saumure, y.c. changement de phase • 10 < T < 110°C ; P < 60 MPa • Remontée par une faille depuis une accumulation secondaire • Faibles différences avec travaux 2008 • Débit constant = débit d’injection après un pic • Remontée par une faille profonde • Variation quasi périodique des débits et température • Effets auto-colmatants / auto-stimulants • Réactions géochimiques à incorporer

14. Etude et modélisation des phénomènes (2) • Augmentation de pression (J. Birkholzer, LBNL) • Etude de sensibilité sur les facteurs gouvernant l’augmentation de pression à grande distance • Système ouvert / semi-ouvert / fermé • Exemple du bassin de San Joaquin • Compartimenté. Modèle faillé / non-faillé • 5Mt/an pendant 50 ans • Pression au point d’injection / à 20km ; débit à l’affleurement • Perméabilité (x 10), porosité (±30%), compressibilité de pore (x 5) • Paramètres en champ proche influents (perméabilité) • En champ éloigné également (perméabilité)

15. Etude et modélisation des phénomènes (3) • Sismicité induite (L. Myer, LBNL) • Approche pour son évaluation: • Revue des réglementations existantes et initiation du dialogue • Evaluation de l’aléa simicité naturelle (modèle géologique 3D, évaluation de l’état des contraintes in situ) • Evaluation du potentiel de sismicité induite : Modélisation géomécanique des contraintes et de la rupture. Déterministe ou probabiliste ? • Communication publique : rendre disponible les données sismiques • Surveillance microsismique • Etablir des procédures de réaction aux événements.

16. Etude et modélisation des phénomènes (4) • Modélisation simplifiée (M. Celia, Princeton) • Extension CO2 / pression ; remontées CO2 / saumure • Echelles de temps / espace larges • Intègrent des mécanismes à échelles spécifiques • Définir les mécanismes à inclure en fonction de l’objectif : échelle ≤ échelle de l’objectif • Utilisation de modèles hybrides pour développer des modèles grande échelle pratiques • Incorporer des solutions analytiques à sous-échelle dans des modèles numériques

17. Conclusions du réseau IEA GHG (1) • Leçons et points récurrents • Besoin d’évaluer l’adéquation des réglementations existantes / émergentes • Communication : importance de générer de la confiance ; soigner la terminologie • Comment définir des niveaux de risque acceptables ? • Besoin de données de projets de démonstration pour améliorer la compréhension des profils de risque

18. Conclusions du réseau IEA GHG (2) • Lacunes • Information plus détaillée sur les performances de la surveillance • Interactions avec le réseau monitoring • Impacts géochimiques et microbiologiques • Déplacements de saumure • Sismicité induite

19. Conclusions du réseau IEA GHG (3) • Recommandations • Eviter les recouvrements entre différentes instances • Travail nécessaire sur les indicateurs (« métriques ») • Améliorer la comparaison entre projets : partage des connaissances et données • Utiliser davantage les analogues pour comprendre les processus (en complément des modèles) • Assurer la cohérence de la terminologie (partage d’un rapport IEA GHG dédié) • Encourager la représentation des industriels dans ce réseau