Résumé -Propriétés de confinement des couvertures du Dogger carbonaté (Bassin de Paris) dans l'optique du stockage de CO 2 -Le projet Géocarbone-Intégrité, financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) de 2006 à 2008, vise à développer les connaissances et les techniques nécessaires à la prévision de l'efficacité et la sécurité du confinement sur le long terme des stockages géologiques de CO 2 . La première tâche a été de caractériser à l'échelle pétrographique, les faciès carbonatés du sommet du Dogger appartenant aux formations des Calcaires du Comblanchien et de la Dalle Nacrée, situées immédiatement au-dessus des niveaux réservoirs retenus comme potentiels sites de stockage. Une étude pétrophysique précise des faciès de couvertures potentielles est réalisée. La porosité, la distribution de taille de pores et la perméabilité sont déterminées en utilisant des méthodes adaptées à des milieux très peu perméables (<10 microDarcy). Les perméabilités sont mesurées à l'azote, à l'hélium et à la saumure sous pression de confinement avec la méthode stationnaire et la méthode transitoire. Les porosités sont faibles et varient de 2 à 9 % suivant le faciès, et les perméabilités en monophasique varient de 0,3 à 20 microDarcy. Le fait d'utiliser plusieurs techniques de mesure de porosité et perméabilité permet d'évaluer l'incertitude des résultats. La pression capillaire de seuil est estimée par les courbes d'injection de mercure (Purcell). L'estimation à partir des courbes de Purcell est sujette aux incertitudes (choix des tensions interfaciales et du point d'entrée du mercure) et ne remplace donc pas une mesure directe de pression de seuil. La pression de seuil est donc aussi mesurée sur carotte en conditions in situ avec de l'azote (N 2 ) et du dioxyde de carbone (CO 2 ), pour voir l'effet du CO 2 sur la pression d'entrée par rapport à un gaz neutre. Deux méthodes sont utilisées, la méthode classique par paliers de pression et la méthode dynamique. La méthode dynamique est basée sur la réduction de débit de saumure en sortie de l'échantillon lorsque le gaz commence à pénétrer à l'entrée de l'échantillon saturé en saumure. Chacune de ces méthodes possède des avantages et des limites d'application mis en exergue dans le cadre de cette étude. Pour le système CO 2 /saumure les valeurs de pressions de seuil mesurées vont de 0,4 à 22 bar suivant les faciès. Les valeurs de P th , même pour le faciès le plus compact, sont probablement trop faibles pour que l'on puisse exclure une pénétration du CO 2 dans la roche de couverture. Cette constatation n'interdit toutefois pas d'envisager un stockage de CO 2 , dans la mesure où on peut montrer que la perméabilité de la couverture est suffisamment faible, et son épaisseur suffisamment grande, pour que cette pénétration reste limitée malgré le maintien de la surpression sur la durée. Oil & Gas Science and Technology -Rev. IFP, Vol. 65 (2010) Abstract
Résumé -Contribution de la méthode stationnaire dans les mesures des très faibles perméa-bilités à l'eau -Les milieux très peu perméables (k < 10 nD (10 −20 m 2 )) comme les argiles sont étudiés dans le cadre de problématiques très diverses telles que le stockage du CO 2 , les surpressions en forage profond ou le stockage des déchets radioactifs. La caractérisation pétrophysique de ces roches, et notamment la mesure de leur faible perméabilité, est difficile. La technique en laboratoire la plus répandue est celle du pulse decay. Cette technique consiste à imposer un pulse de pression en amont de l'échantillon puis de suivre l'évolution des pressions amont et aval. La durée de l'essai est supérieure à la journée pour des échantillons d'un nanoDarcy. Le signal est fortement tributaire des fuites dans le système ou des variations de température. La méthode stationnaire consiste à mesurer directement le débit d'eau à travers l'échantillon pour un gradient de pression donné. Cette technique est rarement utilisée pour les milieux très peu perméables car réputée très longue (Hsieh et al., 1981, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr. 18, 245-252). Des essais en laboratoire ont été réalisés sur trois échantillons. La méthode stationnaire ainsi que des méthodes transitoires (dont le pulse decay) furent employées. La limitation principale des méthodes transitoires est la difficulté d'interpréter correctement les profils de relaxation. La méthode stationnaire s'est montrée aussi rapide (trois jours pour un échantillon de 0.8 nD (8 × 10 −22 m 2 )), voire plus rapide (moins d'une journée pour un échantillon de 2.6 nD (2.6 × 10 −21 m 2 )), que la méthode du pulse decay. La perméabilité a été plus simple à déterminer et cette méthode peut être rapide avec un équipement adapté. En réalité, la faible compressibilité de la roche permet une propagation rapide des ondes de pression. De ce fait, il ne peut pas être soutenu que les conditions de régime permanent ne soient pas atteintes en un temps raisonnable. La méthode pulse decay reste une alternative intéressante à la méthode stationnaire lorsque la perméabilité est supérieure à 50 nD (5 × 10 −20 m 2 ). Abstract
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