Étude expérimentale de la diffusion de sels multicomposants dans le processus de stockage du CO2 dans les aquifères salins profonds par des techniques optiques.

Experimental investigation of multicomponent salts diffusion in the CO2 storage process in deep saline aquifers by optical techniques.

• Auteur / Autrice : Christian Oko
• Direction : Henri Bataller, Fabrizio Croccolo
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/12/2021
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Fluides Complexes et leurs Réservoirs

Mots clés

Mots clés libres

Réservoir géologique

Stockage de CO2

Aquifères salins

Précipitation

Sels

Transport réactif

Geological reservoir

CO2 storage

Saline aquifers

Precipitation

Salts

Reactive transport

Résumé

L'injection du CO2 dans les aquifères salins profonds a été reconnue comme l'une des voies les plus prometteuses pour réduire les émissions de CO2 dans l'atmosphère, le CO2 étant considéré comme l'une des causes majeures de l'effet de serre. Cependant, diverses études sur le captage, le transport et le stockage géologique du carbone (CSC) ont montré que l'injection de CO2 supercritique dans un aquifère salin profond perturbe considérablement l'équilibre physico-chimique du milieu, conduisant à un fort couplage Thermo-Hydro-Mécanico-Chimique (THMC). Tous ces effets de couplage ne sont pas encore bien compris et formellement implémentés dans les modèles numériques. L'équipe G2MP du LFCR vient de développer une nouvelle cellule capable de mettre deux couches fluides de sels réactifs en contact. En même temps, la cellule permet d'observer les deux couches de fluides parallèles à l'interface, et d'imposer un gradient de température perpendiculaire à l'interface. En utilisant la technique optique de l'ombroscopie, nous proposons dans cette étude de mettre en évidence expérimentalement l'impact des gradients thermiques externes sur la réaction entre le sulfate de sodium et chlorure de calcium, qui sont des sels représentatifs de certains aquifères salins, conduisant à la formation de gypse. A partir des résultats obtenus, un couplage possible entre transport réactif et gradients thermiques externes seront considérés, afin de permettre une modélisation plus précise des phénomènes impliqués dans le processus de stockage du CO2 dans un aquifère salin.

The injection of CO2 into deep saline aquifers has been endorsed as one of the most promising pathways to reduce CO2 emissions in the atmosphere, as CO2 being considered as one of the major causes of the greenhouse effect. However, various studies on Carbon Capture, transport and geological Storage (CCS) have shown that injection of supercritical CO2 (sCO2) in a deep saline aquifer disturbs adequately the physio-chemical equilibrium of the medium, leading to highly coupled Thermal-Hydrodynamical-Mechanical-Chemical (THMC) processes. All these coupling effects are not yet well understood and formally implemented into the numerical models. The G2MP team of the LFCR has just developed a new cell able to put two fluid layers of reactive salts solutions into contact. At the same time, the cell makes it possible to observe the two superimposed fluids layers parallel to the interface, and to impose a temperature gradient perpendicular to the interface. By using the shadowgraphy optical technique, we propose in this study to highlight experimentally the impact of external thermal gradients on the reaction between sodium sulfate and calcium chloride, which are representative salts of some saline aquifers, leading to gypsum formation. From the obtained results, a possible coupling between reactive transport and external thermal gradients will be considered, in order to allow a more precise modeling of the phenomena involved in the CO2 storage process in a saline aquifer.