H-CUBE — Hydrodynamique, Hétérogénéité, et Homogénéisation en modélisation de stockage de CO2 en aquifère salin

Tel que mentionné par la directive sur le stockage géologique de CO2, la modélisation dynamique fait partie des besoins nécessaires à la caractérisation et à l'évaluation de complexe de stockage potentiel et de l’impact sur les formations environantes, et dans ce contexte des techniques appropriées de modélisation physique et numérique sont nécessaires. En intégrant l'hétérogénéité des formations géologiques à la fois à l’échelle du proche puits (~m) et du bassin (~100 km), le projet H-CUBE a l'intention d'améliorer les estimations (i) des impacts hydrodynamiques liés aux opérations de stockage du CO2 (pressurisation de l’aquifère de stockage et déplacements induits des saumures), (ii) de la migration du panache de CO2 (vitesse de déplacement, quantification des mécanismes de piégeage) et (iii) des capacité de stockage des formations cibles considérées. Dans ce cadre plusieurs méthodes innovantes seront développées dans ce projet, tels que: - des techniques d’homogénéisation (physique ou numérique) de l'évolution à grande échelle de processus spécifiques au stockage du CO2 en aquifères salins, à savoir, les propriétés d'écoulement di-phasique (perméabilités relatives, pression capillaire), la dissolution du CO2 dans l'eau salée, et les forces de gravité; - des techniques de classification de modèles basées sur des critères à la fois statiques (descripteurs topologiques : connectivité, tortuosité…) et dynamiques (réponse hydrodynamique) des réservoirs afin de réduire le nombre de simulations lors d’une approche par réalisations multiples basées sur des distributions équi-probables géostatistiques; - des techniques de simulation par maillage dual étendu à des modèles compositionnels combinant l'utilisation d'un maillage grossier pour résoudre le champ de pression (l'étape la plus coûteuse en temps), tandis que les équations compositionnelles (et les saturations de chaque phase) sont mises à jour sur le maillage fin; en complément, des techniques innovantes (et adaptées au contexte du stockage géologique) de raffinement ou de grossissement de maillages seront proposées. Un ensemble complet de données allant de modèles numériques d'affleurements (à l'échelle mètrique) jusqu’au modèle de bassin (échelle de plusieurs dizaine de km) est proposé. Six cas d’études combinant des modèles géologiques 2D et 3D seront utilisées pour évaluer la performance des méthodes. Trois contextes géologiques pertinents seront abordés: - Aquifère sableux non consolidé à lentilles d’argile stratifiées (analogue: Sleipner plate-forme offshore, en mer du Nord, Norvège); - Milieux fluviatiles avec ou sans pendage affleurant (analogique: site de Ketzin en Allemagne ; grès du Trias en France); - Aquifères carbonatés (analogue: site de Weyburn, au Canada ; formation du Dogger dans le bassin de Paris). Finalement, afin d’améliorer la confiance dans les prédictions apportées par les modèles numériques et de répondre à certains aspects de la directive sur le stockage, un guide de recommandations basé sur les résultats du projet sera fourni sous la forme de critères d’évaluation de la pertinence et de la qualité des simulations des processus hydrodynamiques ciblés par le projet.