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Géosciences

Mieux faire cohabiter CO2 et saumures

La tension interfaciale entre fluides (IFT), au même titre que la mouillabilité, est un facteur connu pour influencer la distribution et la circulation des fluides dans les milieux poreux. Ainsi, dans le cadre du stockage géologique du CO2 en aquifère salin profond, l’IFT saumure/CO2 est un paramètre prépondérant dont dépendent non seulement les quantités de CO2 stockables, mais aussi les conditions de son injection dans le sous-sol.

Or, les données sur ce système de fluides, dans des conditions de pression et de température appropriées, sont rares, car les mesures requises sont longues et difficiles à effectuer de façon fiable et reproductible. C’est pourquoi IFPEN a adapté au cas du CO2 un équipement de mesure préexistant, et développé un logiciel d’interprétation des données.

La mesure en question, dite de la goutte pendante (ou montante) :

  • repose sur la caractérisation de forme de cette goutte,
  • et permet de déterminer les tensions interfaciales jusqu’à 130 °C et 350 bar.

Des mesures ont notamment été effectuées entre le CO2 et des saumures de NaCl à concentrations variables, sous différentes pressions et températures.

L’influence de la valence du sel a également été étudiée. Si l’IFT augmente linéairement avec la concentration molaire en sel, cette augmentation de l'IFT est, par ailleurs, liée à la nature de ce dernier : elle est deux fois plus importante avec CaCl2 qu’avec NaCl.

De plus, on observe que l'augmentation totale de l'IFT en fonction de la composition de la saumure (NaCl + CaCl2) est la somme des deux incréments individuels. L’effet des sels sur l’IFT est donc additif.

Ces résultats ont été modélisés avec succès, faisant de la tension interfaciale un paramètre prédictible.

Ce travail permet pour la première fois la prévision exacte de l'IFT pour chaque aquifère considéré, en fonction:

  • de la pression,
  • de la température,
  • et de la concentration en sels de différentes natures.

  
  
Contact scientifique : michel.robin@ifpen.fr

Article paru dans Science@ifpen n° 17 - Juillet 2014

Publications

  • C. Chalbaud, M. Robin, J.-M .Lombard, F. Martin, P. Egermann, H. Bertin, Interfacial tension measurements and wettability evaluation for geological CO2 storage. Advances in Water Resources 209, 32, 98–109.
    >> DOI:10.1016/j.advwatres.2008.10.012
  • C.A. Aggelopoulos, M. Robin, O. Vizika, Interfacial tension between CO2 and brine (NaCl + CaCl2) at elevated pressures and temperatures: The additive effect of different salts. Advances in Water Resources, 2011, 34, 505–511.
    >> DOI:10.1016/j.advwatres.2011.01.007

 

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