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Détente des gaz sur des conduites haute température à la centrale géothermique de Krafla en Islande (Krafla, Islande, 2009). © BRGM - Gilles Braibant

Un suivi satellitaire à long terme des sites de stockage

28.08.2015
La perspective de déploiement à grande échelle de la technologie de captage-transport-stockage du CO2 impose la surveillance à long terme des sites de stockage, dans une démarche intégrée de gestion des risques. Le projet de recherche "Amiral", fondé sur l’utilisation de l’interférométrie radar à synthèse d’ouverture (InSAR), s’inscrit dans cet objectif.

Le BRGM, qui  en fut l’un des pionniers, est aujourd’hui l’un des leaders scientifiques européens du Captage-transport-stockage du  CO2 (CTC). Il a développé plusieurs programmes qui  visent notamment la sécurisation des opérations et la surveillance  des sites  à long  terme. Car si cette technologie est un élément clé de tous les scénarios de réduction des émissions de gaz à effet de serre, elle présente des risques potentiels qui doivent être pris en compte (fuites de CO2, déformations du sol…).

Déformation moyenne - sur les 5 premières années d'injection - en ligne de visée du satellite sur In Salah, au niveau du puits KB 501. © BRGM

Une méthode testée avec succès

C’est l’objectif du projet Amiral ("Amélioration de l’interférométrie radar satellitaire pour le suivi à long terme des  stockages de CO2"), financé par  l’Ademe sur  2012-2014 et qui  vise, à partir d’images satellitaires acquises à différentes périodes, à analyser les déformations du sol qui  pourraient résulter des  processus d’injection de CO2 en profondeur. À partir de données fournies par  le radar imageur ASAR, embarqué sur le satellite européen Envisat, la méthode a été  appliquée avec succès dans le désert algérien sur le site gazier d’In Salah, site démonstrateur référent où sont injectées environ 300 000 tonnes de CO2 par an depuis 2004. Faute de pouvoir embarquer sur les satellites une antenne radar de taille considérable, le principe de l’imagerie radar à synthèse d’ouverture (SAR) est  de reconstituer des  images à une maille fine (de l’ordre de 5 m) via la mesure de la contribution de réflecteurs au sol plusieurs fois lors du déplacement du satellite. L’interférométrie radar (InSAR) utilise ensuite la phase d’une série  d’images SAR afin de cartographier la déformation de surface.

Comparaison de la densité de réflecteurs persistants sur In Salah, Algérie (en haut) et un site Européen (en bas). La présence de végétation (notamment la forêt) inexistante sur In Salah s'avère être une limitation importante pour l'utilisation de techniques interférométriques. © BRGM

Parmi les techniques d’interférométrie, celle dite  des réflecteurs persistants (estimant la déformation sur des points dont la radiométrie est stable dans le temps et qui peuvent se situer sur des rochers ou des  bâtiments, par  exemple) a été  utilisée avec  succès sur  In Salah.  Cette technique doit toutefois être adap- tée  aux conditions de stockage rencontrées en Europe, où le couvert forestier ou agricole - peu propice à l’existence de réflecteurs persistants - et la nature du sous-sol - engendrant des déformations de surface moindres -, constituent deux obstacles.

Une adaptation méthodologique au contexte européen

Les chercheurs, faute de site de stockage existant, ont mis au point une technique consistant à reprendre les images satellitaires d’In  Salah  et  à dégrader artificiellement sur  certains secteurs (simulant des  secteurs agricoles) le nombre de  réflecteurs persistants et  la qualité des données (amplitude, phase). Cette dégradation, confrontée  aux images non dégradées, avait pour objectif de favoriser la prise en  compte de l’environnement végétalisé, et ainsi d’évaluer l’efficacité potentielle de deux méthodes d’amélioration déjà appliquées, en particulier, aux glissements de terrain. La première, dite des "cornets réflecteurs", repose sur  l’implantation sur  le terrain de réflecteurs métalliques orientés vers le radar. La seconde, dite des "réflecteurs diffus", consiste à identifier de petits ensembles de pixels de l’image  ayant un comportement de phase commun et pouvant compléter un réseau de réflecteurs persistants insuffisant.

Déformation sur le puits KB 501 obtenue par interférométrie sur réflecteurs persistants (gauche) et sur réflecteurs diffus (droite). © BRGM

Les premiers résultats, très  encourageants, ont montré l’intérêt de cette technique, mais aussi ses limites pour des déformations très faibles (quelques mm par an), d’autant que d’autres phénomènes peuvent se superposer (tassement de sol, par  exemple). Il semble avéré qu’un monitoring performant devra reposer sur  la  combinaison de  plusieurs méthodes, interférométrie radar, suivi  géophysique (gravimétrie, sismique) et collecte de données en profondeur.

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34