Les couches géologiques faiblement perméables, déjà connues dans le cadre de l’exploitation pétrolière, connaissent actuellement un regain d’intérêt pour le stockage d’énergie (par air comprimé), de gaz (CO2, H2, CH4) ou encore de déchets. Leur étanchéité est en particulier fondamentale dans leur fonction de couverture, mais aussi de roche-hôte. Tous les mécanismes de rétention, piégeage et transport au sein de ces roches se traduisent par deux caractéristiques pétrophysiques essentielles à déterminer : la perméabilité et la porosité(1).
Plusieurs méthodes existent pour déterminer la perméabilité, par définition très faible, de ces milieux et, pour ce faire, IFPEN est doté de montages expérimentaux performants. Cependant, l’impact de l’adsorption sur les mécanismes de transport en leur sein reste encore mal compris et difficilement mesurable bien qu’il soit important. En effet, si une espèce chimique s’adsorbe dans le réseau poreux d’une roche, cela restreint le réseau disponible à l’écoulement. On parle alors de porosité efficace à l’écoulement et/ou de porosité cinématique.
Une nouvelle méthodologie expérimentale G-KwAD, couplant une mesure de perméabilité à une expérience de traçage, a été récemment développée(2) et permet, à travers une expérience de mesure de porosité cinématique réalisée au gaz, de déterminer sur un même échantillon très peu perméable :
• non seulement sa perméabilité k et sa porosité cinématique ωca,
• mais aussi sa capacité d’adsorption (en g/kg de roche), fonction des conditions de pression et de concentration de l’espèce injectée.
Pour plusieurs des applications citées plus haut, la méthode G-KwAD marque un progrès considérable : elle permet en effet d’accéder facilement aux valeurs des propriétés clés pour la modélisation numérique de la longévité et la sûreté des stockages géologiques.
a - Laquelle tient compte de l’adsorption.
(1) P.-F. Boulin, P. Bretonnier, N. Gland, J.-M. Lombard. OGST – Revue d’IFP Energies nouvelles, 3, n° 67 (2012), 387-401
(2) G. Berthe, F. Martin, F. Al Sahyouni. Brevet déposé, 2018
Contact scientifique : guillaume.berthe@ifpen.fr