Thèse d'Isabelle Bernachot | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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Géochimie des isotopes stables

  Thèse d'Isabelle Bernachot

Détermination des propriétés pétrophysiques d’un milieu poreux à partir d’analyses géochimiques de traceurs
Encadrant (et co-encadrant) : 
Bruno Garcia, IFPEN
Résumé: 

L’injection de CO2 dans un réservoir géologique (dans le cadre d’un projet de stockage souterrain du CO2 ou d’un procédé de récupération assistée du pétrole) va modifier les équilibres géochimiques initialement en place entre la roche et la saumure présente dans la formation. L’acidification de la saumure provoquée par la dissolution du CO2 va en effet être à l’origine de réactions de dissolution/précipitation de phases minérales susceptibles de modifier la structure poreuse du milieu, et par conséquent ses caractéristiques pétrophysiques que sont la porosité et la perméabilité et qui jouent un rôle important dans le transport de fluide.

Aussi, l’injection massive de CO2 dans les sites industriels, qui se déroule en général sur 10 à 20 ans, implique de connaître d’une manière détaillée les processus susceptibles de menacer l’injectivité et le stockage via des modifications de perméabilité. A l’heure actuelle, peu de techniques de monitoring sont disponibles et n’offrent qu’une résolution spatiale limitée des propriétés pétrophysiques d’un réservoir ou bien sont délicates à mettre en œuvre. A partir de ce constat, nous proposons donc une méthode innovante pour déterminer l’évolution de ces propriétés pétrophysiques au cours du temps à partir des analyses isotopiques du Chlore. 


Le Chlore possède deux isotopes, 35Cl and 37Cl, dont la différence de masse relative est responsable d’un fractionnement isotopique observé dans les environnements géologiques. Il est d’ores-et-déjà connu que ce processus peut se produire au cours de phénomènes de diffusion, durant les interactions eau-roche à hautes températures, et lors de la précipitation de sels. Toutefois, d’autres phénomènes peuvent intervenir durant le transport de fluide dans une roche réservoir, phénomènes dont les effets sur le fractionnement isotopique du Chlore restent à déterminer.

Cellule de diffusion T484 (source : Baptiste Auffray)


Afin d’étudier cette possibilité, différentes expériences vont être réalisées dans le cadre de ce travail de thèse :

  • en autoclaves afin d’identifier un éventuel fractionnement isotopique du Chlore entre le CO2 et la saumure du réservoir ;
  • des expériences d’assèchement sur une roche saturée avec une saumure pour investiguer l’effet d’une injection de CO2 sec dans un puits ;
  • des expériences de percolation et de diffusion sur différents types de roches dans le but d’étudier à la fois l’évolution des caractéristiques pétrophysiques et les phénomènes de fractionnement isotopique du Chlore au sein d’un milieu poreux.

Les résultats obtenus constitueront une première étape dans la caractérisation du fractionnement isotopique du Chlore associé aux variations des processus de transport de fluide provoquées par des modifications des propriétés pétrophysiques d’une roche réservoir au cours d’une injection de CO2.

 

contact :  isabelle.bernachot@ifpen.fr

Date de soutenance: 
Vendredi 10 Février 2017 - 14:00
Jury: 
Florent Barbecot, rapporteur, Professeur au GEOTOP de l'Université du Québec à Montréal Wolfram Kloppmann, rapporteur, Directeur de recherche au BRGM à Orléans Catherine Noiriel, examinatrice, Maitre de Conférence au GET de l?Université Paul Sabatier à Toulouse Marc Benedetti, examinateur, Professeur à l?Université Denis Diderot, Paris 7 Bruno Garcia, promoteur de thèse, IFPen Pierre Agrinier, co-directeur de thèse, Physicien à l'IPGP