Distribution de la saturation en gazCO2 après 30 ans d'injection dans 2 puits situés à 0,5 miles l'un de l'autre, à un taux total de 1 million de tonnes deCO2 par an.

Défi : Déterminer une représentation bidimensionnelle non biaisée d'un panache deCO2 tridimensionnel à l'intérieur d'un réservoir stratifié aux propriétés variables.

Solution : L'octroi de permis pour les puits d'injection de classe VI nécessite l'utilisation d'une modélisation informatique multiphase pour délimiter la zone d'examen (AoR), sur la base de l'étendue horizontale d'un panache deCO2 tridimensionnel (3D). Le personnel d'INTERA, lorsqu'il était employé au Pacific Northwest National Laboratory, a contribué à développer une nouvelle approche pour quantifier l'étendue d'un panache deCO2 en calculant la masse intégrée verticalement par zone (VIMPA). La simple projection de la distribution 3D de la saturation enCO2 sur un plan horizontal n'est ni représentative, ni simple et peut être biaisée par des couches minces et perméables dans le réservoir. La méthode VIMPA offre une approche simple et additive pour déterminer sans biais l'étendue horizontale d'un panache deCO2 en 3D dans des réservoirs complexes aux propriétés variables. Elle prend en compte l'ensemble duCO2 dans le domaine de la simulation, et pas seulement celui qui réside dans une certaine couche, et elle est indépendante des propriétés et des conditions du réservoir, ce qui permet de normaliser et de comparer tous les scénarios d'injection et tous les sites. La méthode VIMPA peut être appliquée à différentes zones telles que la zone d'injection ou la zone de confinement (ou toute autre zone d'intérêt) pour comprendre la distribution de la masse deCO2, fournissant ainsi un guide utile pour la conception du système de surveillance. Elle peut également être appliquée aux différentes phases ou états duCO2 pour déterminer la distribution duCO2 immobile (c'est-à-dire leCO2 dissous et leCO2 piégé) et duCO2 mobile. Pour démontrer la valeur de la méthodologie VIMPA, le personnel d'INTERA a simulé l'injection deCO2 dans un réservoir salin hypothétique à un taux de 1 million de tonnes par an pendant 30 ans en utilisant le modeCO2 du simulateur STOMP-CO2 (Subsurface Transport Over Multiple Phases). Les simulations ont montré que 95 % de la masse deCO2 injectée se trouve dans les 55 % centraux de la zone du panache. Cela a montré pourquoi l'utilisation de la taille maximale du panache basée sur la saturation en gaz peut ne pas être appropriée en raison de la faible quantité deCO2 présente dans la région proche du bord du panache.

Résultats : Après avoir développé et vérifié l'approche VIMPA, celle-ci a été appliquée à un site destockage de CO2 proposé dans le Midwest américain (dans le cadre du projet FutureGen 2.0 du DOE) qui a reçu le tout premier permis de l'Agence américaine de protection de l'environnement pour des puits d'injection de classe VI destinés à stocker duCO2.

Surface représentant la masse deCO2 supercritique en fonction du temps pour 30 ans d'injection deCO2 dans 2 puits suivis de 50 ans de redistribution du panache.
Masse deCO2 en phase gazeuse par zone à la fin de la période d'injection de 30 ans. Les trois formes concentriques sont les limites du panache à l'intérieur desquelles 100 %, 99 % et 95 % de la masse deCO2 est englobée. Les chiffres entre parenthèses sont les surfaces des formes correspondantes.