Effets hydrauliques d’une injection de CO2 en réservoir souterrain : Mise au point de méthodes géophysiques de surface permettant de suivre ces effets

devant le jury composé de: Alain Bonneville ................ Examinateur Philippe Cosenza ................ Rapporteur Jean-Pierre Gratier ............. Rapporteur Bénédicte Ménez ................. Examinatrice Nathalie Thybaud ................ Examinatrice Maria Zamora .................... Directrice de thèse Résumé: L'objectif de cette thèse est de déterminer expérimentalement les effets des réactions de dissolution/ précipitation de la calcite (CaCO3) en milieux poreux sur les observables géophy- siques, à différentes échelles. Elle s'inscrit dans le cadre de la recherche sur le stockage géo- logique du dioxyde de carbone (CO 2 ). La première partie est consacrée à la conception et la réalisation d'expériences de percolation réactive de fluide riche en CO 2 sur des échantillons décimétriques de carbonates, avec suivi en temps réel de la conductivité électrique de la roche et du fluide, du pH du fluide, de la perméabilité de la roche, mesures ponctuelles au cours des expériences de l'alcalinité et de la composition du fluide, et acquisition de profils de vitesses et d'atténuation des ondes sismiques le long de l'échantillon. Ceci, associé à une caractérisation quantitative des échantillons avant et après expérience à différentes échelles, a permis de mon- trer que l'évolution de la porosité dans les échantillons déterminée par les méthodes électriques et sismiques est en très bonne adéquation avec celle obtenue par la composition des prélève- ments chimiques en sortie d'échantillon. À plus grande échelle, nous avons conçu et assemblé une cuve cylindrique, équipée pour effectuer des tomographies de résistivité électrique (ERT) 3D, et pour un suivi par Potentiel Spontané (PS) en surface. Le but de ce dispositif est de réa- liser des expériences de péric Perrier. Cette mission a consisté en la cartographie multi-méthodes du sous-sol d'un site comprenant une source d'eau chaude et un fort dégage- ment gazeux, avec notamment d'importantes concentrations de CO2 , en faisant un analogue naturel de fuite lors d'un stockage géologique. Un objectif de cette étude est la compréhen- sion de cette zone complexe, du couplage entre les différents phénomènes observés pour com- prendre l'origine et le chemin permettant àces quantités de gaz de parvenir en surface. s'agit également de déterminer la contribution de cette zone au bilan de carbone régional, et d'utili- ser ce site pour déterminer la possibilité d'employer la mesure du flux de radon au sol comme précurseur sismique, pour la prédiction du futur grand séisme Himalayen.