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Volet 3 - "Intégrité des couvertures"

Dans le cadre d’un stockage massif de CO2, mais aussi dans le cas de stockages de déchets ou de matière fissile, l’étanchéité du réservoir doit être assurée même si les fluides en déséquilibre thermodynamique sont en contact direct avec la couverture. Le risque majeur concerne bien entendu la présence ou l’initiation de discontinuité hydrauliques (fracturation) pendant la période du stockage. Pour les couvertures argilitiques, les phases carbonatées ont un fort potentiel de dissolution en présence des fluides acides.

Néanmoins, les premiers travaux de percolation réactive que nous avons réalisés (collaboration IRSN dans le cadre du stockage des déchets radioactifs) dans des micro-fractures d’argilites tendent à démontrer que la dissolution de la calcite augmente fortement les surfaces de contact fluide-argiles et induit une expansion volumique de ces phases ainsi que probablement des réactions d’altération encore non identifiées à ce jour (Fig. 2). Plusieurs expériences de ce type ont été menées avec des fluides de composition différente (salinité, équilibrage thermodynamique initial du fluide avec la roche, …) à température ambiante sous 0.1 MPa de pression partielle de CO2. Dans tous les cas, nous avons mesuré une réduction significative de la perméabilité allant jusqu’à la suture totale de la fissure en quelques dizaines d’heures. Il est probable que ce type de processus couplé soit encore plus actif à température élevée et en présence de plusieurs dizaines de MPa de pression partielle de CO2, mais cela reste à vérifier quantitativement.

Pour la suite, notre objectif est de réaliser des expériences de percolation de fluides fortement enrichis en CO2 dans les conditions de stockage à l’aplomb des couvertures (T ≤ 120°C, P ≤ 15 MPa, PCO2 ≤ 7MPa). Plusieurs types de matériaux argilitiques devront être testés. Pour ce type de roches, les conditions de prélèvement, de stockage et de préparation des échantillons conditionnent très fortement les résultats. Le laboratoire de préparation des échantillon sera équipé en particulier, pour optimiser la procédure de (re)saturation des échantillons par des fluides en équilibre thermodynamique Pour réaliser les travaux expérimentaux en condition P-T de réservoir, un banc expérimental spécifique, équipée de capteurs de déplacement, sera réalisé en 2006-2007. A partir de là, un protocole d’expérience sera réalisé pour explorer plusieurs géométries de fracture pour les différentes conditions de milieu escomptées dans les réservoirs cibles. En fonction des résultats, des collaborations seront réalisées avec les équipes ad hoc pour intégrer les processus mécaniques dans les modèles mésoscopiques déjà réalisés ou pour initier de nouveaux modèles aux échelles pertinentes.