CO2 Field Lab : expérimentations de fuite contrôlée de CO2
Expérimentation sur un site exploité en sablière
C’est l’objet de l’expérimentation de terrain conduite en Norvège, près d’Oslo, sur un site exploité en sablière, dans laquelle de faibles quantités de CO2 ont été injectées dans une zone de sables où eau et gaz circulent aisément, autorisant ainsi la remontée du gaz. Le terrain a été instrumenté selon différentes méthodes géophysiques et géochimiques afin de tester celles-ci dans la détection des fuites de faible niveau, et en particulier leur seuil de sensibilité.
Vue d’ensemble de la zone de monitoring du pilote d’injection de CO2 (projet CO2FieldLab, site de Svelvik, Norvège). La zone coeur du suivi de la fuite provoquée est en partie centrale (monitoring géochimique et géophysique), le réservoir de CO2 et la tête du forage d’injection en partie droite.
Un projet labellisé Eurogia +
Ce projet multidisciplinaire, labellisé Eurogia+, a mobilisé de nombreuses équipes du BRGM aux côtés d’équipes académiques norvégiennes, d’industriels, de PME-PMI, sous coordination de Sintef (équivalent norvégien du CNRS).
Première expérience de fuite provoquée par injection de CO2 à 20m de profondeur
Une première expérience de fuite provoquée a été réalisée par injection à 20 m de profondeur de trois tonnes de CO2 via un puits d’injection incliné à 45 %. Puis des prélèvements d’eau et de gaz ont été effectués : pompages ponctuels du gaz (avec analyse CO2 et oxygène) et monitoring continu via divers prototypes (avec analyse du CO2 et suivi des isotopes de celui-ci afin de dissocier le CO2 naturel du CO2 injecté) ; prélèvements d’eau ponctuels à différentes profondeurs associées à des analyses physico- chimiques (pH, conductivité…) et monitoring continu avec sonde (et suivi physico-chimique). La tomographie radar (méthode géophysique permettant de scanner le sous-sol en profondeur via un émetteur descendu dans différents forages) a également été utilisée.
Pompage de faible débit sur un forage de surveillance implanté au nord de la zone centrale de monitoring de la fuite. Prélèvement en ligne des gaz dissous avec contrôle de la non-contamination par des constituants atmosphériques.
Des résultats très prometteurs
Les premiers résultats obtenus sur site ou en laboratoire se sont avérés très prometteurs. Ils ont ainsi, notamment, montré qu’après l’injection de CO2 dans le sous-sol, le pH de l’eau diminuait de 7,5 à 6, un résultat certes attendu, mais qui démontre la signature du CO2 dissous dans l’eau, avec une bonne sensibilité de la méthode. Une très forte augmentation de la conductivité électrique de l’eau et de son alcalinité a également pu être observée. La tomographie radar, pour sa part, a montré qu’en cas de présence de CO2 dans le milieu, l’onde radar circule plus vite (+ 20 % de rapidité), ce qui constitue un bon marqueur de fuite. Pour l’heure, le test n’a concerné que les faibles profondeurs. L’éventualité de répéter l’expérimentation avec une injection de CO2 plus profonde (200 m) est en cours d’examen.
Avancée scientifique et opportunité de mise en place de mesure de fuites sur le terrain
Ce projet très concret a donc permis des avancées scientifiques, avec une mise en évidence des modifications engendrées dans l’eau et le sous-sol suite à l’injection de CO2. Certaines méthodes ont réagi plus nettement que d’autres, d’où une possibilité de hiérarchiser les techniques. Cette expérimentation constitue une opportunité rare à l’échelle internationale pour mettre en place sur le terrain des dispositifs de mesure de fuites, vérifier leur niveau de réponse aux attentes de détection/quantification, caractériser leur potentiel et les hiérarchiser.