Recherche sur l'injection de nouveaux gaz dans les stockages souterrains (RINGS)

par Perla Haddad

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Pierre Cézac et de Anthony Ranchou-Peyruse.

Soutenue le 07-10-2021

à Pau , dans le cadre de École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques) , en partenariat avec Laboratoire de thermique, énergétique et procédés (Pau) (laboratoire) et de Laboratoire de Génie Thermique Énergétique et Procédés (EA1932) (laboratoire) .

Le président du jury était Christophe Coquelet.

Le jury était composé de Guilhem Caumette, Pierre Chiquet.

Les rapporteurs étaient Pascale Bénézeth, Patricia Taillandier.

mots clés

• UGS
• Hydrogène
• Oxygène
• Biogaz -- Production -- Contrôle -- Stockage
• Hydrogène -- Production -- Contrôle
• Stockage souterrain

Résumé

Ces dernières années ont connu un développement très important des filières de production de biométhane et de dihydrogène (H2) afin de réduire l’utilisation des énergies fossiles. Dès aujourd’hui, et encore plus dans les années à venir, ces nouveaux gaz sont et seront injectés dans le réseau de gaz naturel de surface mais également dans les stockages géologiques qui lui sont connectés. Le biométhane peut être co-injecté avec du O2 (jusqu’à 1%vol) utilisé pour réoxyder et éliminer les sulfures. Est-ce que ces nouveaux gaz injectés O2 et H2 (jusqu’à 10%vol) dans les aquifères profonds auront des effets sur l’évolution du stockage ? L’objet du projet RINGS et de ce travail de doctorat est donc de répondre à cette question et d’estimer des seuils limites. Un réacteur Haute Pression a été spécifiquement conçu pour simuler le fonctionnement d’un aquifère de stockage en tenant compte des quatre phases : gazeuse, liquide, solide et microbiologique. Sur des expérimentations allant de 90 à 180 jours, des approches multidisciplinaires mêlant les procédés, à la chimie analytique, la physico-chimie, l’imagerie et la microbiologie ont été associés afin d’évaluer les effets sur les quatre phases ciblées. Les premiers résultats montrent des effets importants sur les communautés microbiennes autochtones qui elles-mêmes affectent la physico-chimie de l’aquifère et donc sur l’évolution du stockage.

mots clés

• UGS
• Hydrogen
• Oxygen

Titre traduit

Research on the injection of new gases into storages (RINGS)

Résumé

The last few years have seen very significant development of methane and hydrogen (H2) production channels in order to reduce the use of fossil fuels. As of today and even more in the years to come, these new gases are and will be injected in the natural gas grid but also in the geological storage facilities connected to it. Biomethane can be co-injected with O2 (up to 1%vol) that is added to re-oxidize and eliminate sulfur compounds. Will these new injected gases O2 and H2 (up to 10 %vol) have effects on the storage evolution in deep aquifers? RINGS project and this doctoral work aim therefore to answer this question and to estimate threshold limits. A high-pressure reactor has been specifically designed to simulate the storage taking into account the four different phases of an aquifer: gas, liquid, solid and microbiological phases. Throughout experiments lasting between 90 and 180 days, multidisciplinary approaches combining process, analytical chemistry, physical chemistry, imaging and microbiology were applied to assess the effects on the four-targeted phases. The first results show significant effects on autochthonous microbial communities that affect the physico-chemistry of the aquifer and therefore the storage evolution.