Caractérisation et surveillance de sites de stockage géologique de CO2

Vous souhaitez caractériser un site préalablement à la mise en place d’un stockage souterrain de CO2 (gisement d’hydrocarbures appauvri, aquifère profond), ou réaliser un suivi durant la phase opérationnelle ? Le BRGM vous propose ses services de géophysique et de géochimie appliqués au domaine du stockage terrestre.
Monitoring environnemental au droit d’un site de stockage de CO2

Monitoring environnemental au droit d’un site de stockage de CO2 (In-Salah, Algérie, 2018).

© BRGM - Frédérick Gal

Vos enjeux et besoins

Pour pallier l’existence d’émetteurs industriels ultimes de CO2, de nombreux pays envisagent de développer des solutions de captage et de stockage géologique de CO2 (CCS). Les sites potentiels de stockage souterrain terrestre de CO2 nécessitent d’être caractérisés tant en amont de leur mise en service que lors de la phase opérationnelle, pour répondre notamment aux exigences réglementaires de sécurisation :

  • L’identification d’un site potentiel de stockage s’appuie notamment sur l’étude des caractéristiques géologiques du site. L’obtention d’un modèle (hydro)géologique précis se fonde sur l’interprétation des données existantes (logs de forages, lignes sismiques, campagnes gravimétriques, chimie des aquifères…) mais peut également nécessiter l’acquisition de nouvelles données (imagerie géophysique, nouveaux sondages, nouveaux prélèvements en profondeur…) ;
  • Le monitoring d’un site repose sur le suivi de l’évolution du CO2 stocké en profondeur dans la zone cible. L’utilisation d’outils géophysiques et géochimiques permettent d’assurer la conformité de cette évolution par rapport aux scénarii établis lors de la caractérisation initiale du site. L’objectif est également de déterminer de manière précoce d’éventuels écarts à ces scénarii et de vérifier l’absence d’impact environnemental en proche surface.

Notre valeur ajoutée

Le BRGM dispose de l’expérience, des compétences et des infrastructures (expertises, laboratoires et logistique) pour mener à bien des projets de caractérisation préalable ou de suivi opérationnel de sites de tous types de stockages terrestres en France comme à l’étranger, pour des demandes industrielles ou institutionnelles.

Depuis plus de 30 ans, ses équipes ont développé et utilisent des techniques géophysiques et géochimiques performantes, sur des infrastructures de recherche et des sites pilotes afin de : 

  • Caractériser le sous-sol en 3D :
    • Intégrations des méthodes géophysiques, géochimique et des connaissances géologiques.
  • Assurer le suivi des sites par :
    • Le monitoring continu de forage ;
    • Des prélèvements en pompage ou de fond ;
    • La caractérisation chimique et isotopique des fluides (eau et gaz) ;
    • La caractérisation et le suivi des aquifères utilisés pour le stockage (suivi de l’injection et de l’intégrité du stockage) ;
    • Le monitoring des sites par les méthodes géophysiques (sismique, électromagnétique,..).
  • Evaluer les impacts sur l’environnement :
    • Suivi des émissions gazeuses dans le sol et à l’interface sol/atmosphère ;
    • Suivi de l’intégrité du stockage et monitoring environnemental.
Prélèvements de gaz à l’état naturel sur le site de Svelvik

Prélèvements de gaz à l’état naturel sur le site de Svelvik (Norvège, 2010).

© BRGM - Frédérick Gal

Moyens techniques

  • Plateforme TER’GEOPHY de géophysique au sol ;
  • Equipemements géochimiques mobiles sur site : diagraphie physico-chimiques en forage, pompage, préleveur de fond, prélèvements dans le respect des préconisations DCE, parc d’analyseurs gaz (composition/flux) ;
  • Laboratoires d’analyses labellisés COFRAC : chimie majeurs, traces, organiques, gaz, isotopie (éléments dissous et gaz).

Brevets

  • Dispositif de prélèvement en profondeur : brevet FR-1259214, publication 04/04/2014 (n°2996249)
  • Système d'échantillonnage passif pour des eaux souterraines peu agitées : brevet FR-1751476, publication 31/08/2018 (n°3063346)

Quelques références

  • Monitoring d'une injection de CO2 à 800 m de profondeur par CSEM (controlled source electromagnetic) en "time-lapse" ;
  • Monitoring des émissions gazeuses du site pilote de Lacq-Rousse ;
  • Monitoring d’une fuite provoquée de CO2 en aquifère et conséquences sur les interactions CO2-eau-roche ;
  • Monitoring d’aquifères profonds à l’aide de prélèvements de fond.

Publications

  • Girard, J.-F. ; Coppo, N. ; Rohmer, J. ; Bourgeois, B. ; Naudet, V. ; Schmidt-Hattenberger, C. Time-lapse CSEM monitoring of the Ketzin (Germany) CO2 injection using 2×MAM configuration. Energy Procedia, 2011, 4, 3322-3329. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2011.02.253.
  • Delatre, M. ; Manceau, JC. Applicability of Long-range Seismic Noise Correlation for CO2 Geological Storage Monitoring. Energy Procedia, 2013, 37, 4049-4056. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2013.06.305
  • Gal, F.; Pokryszka, Z.; Labat, N.; Michel, K.; Lafortune, S.; Marblé, A. Soil-Gas Concentrations and Flux Monitoring at the Lacq-Rousse CO2-Geological Storage Pilot Site (French Pyrenean Foreland): From Pre-Injection to Post-Injection. Appl. Sci. 2019, 9, 645. https://doi.org/10.3390/app9040645
  • Humez, P. ; Négrel, P. ; Lagneau, V. ; Lions, J. ; Kloppmann, W. ; Gal, F. ; Millot, R. ; Guerrot, C. ; Flehoc, C. ; Widory, D. ; Girard, JF. CO2–water–mineral reactions during CO2 leakage: Geochemical and isotopic monitoring of a CO2 injection field test. Chemical Geology, 2014, 368, 11-30. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2014.01.001
  • Gal, F. ; Lions, J. ; Grellier, S. ; Squarcioni, P. ; Barriere, J. Deep Aquifer Sampling and the Use of Ball Check-valves Systems. Energy Procedia, 2017, 114, 3812-3823. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.1512
Prélèvements de gaz à l’état naturel sur le site de Svelvik, Norvège

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