Milieux faiblement perméables 

L’objectif principal du Thème “Milieux faiblement perméables” est d’améliorer notre connaissance du comportement hydro-mécanique des matériaux à faibles perméabilité, qui concernent directement plusieurs contextes géologiques d’importance pour l’extraction de ressources énergétiques (gaz, pétrole, énergie nucléaire et géothermique), le stockage de l’énergie et de déchets en milieu géologique, la séquestration de gaz à effet de serre, les échangeurs géothermiques, etc… Il n’y a pas de définition précise de ce qu’est un matériau faiblement perméable, mais nous pouvons définir une limite arbitraire à 10-16 m2 en dessous de laquelle un matériau est jugé peu perméable. Différents champs disciplinaires sont concernés : les sciences des matériaux, les sciences biologiques et les géosciences, objet de notre axe thématique. En géosciences, plusieurs problématiques sont concernées :

 

  • L’étude des roches de couverture comme les argilites (aussi bien pour les réservoirs à hydrocarbures que pour les aquifères),
  • L’étude des formations géologiques cibles potentielles pour le stockage de déchets,
  • Les réservoirs fracturés dans des formations à faible perméabilité (par exemple les aquifères de socle en milieu cristallin),
  • Les formations volcaniques cristallines ou métamorphiques utilisées comme échangeurs géothermiques profonds.

 

 

Défis

Notre ambition est de répondre aux questions suivantes :

 

  • Comment caractériser la physique des écoulements dans les milieux poreux où la taille des pores est infra-micrométrique ?
  • Comment caractériser le couplage thermo-hydro-mécanique dans ces matériaux en réponse aux contraintes thermiques ou mécaniques ?
  • Quel est l’impact des interactions fluide-solide dont l’importance est grande en raison des petites tailles de pores et de la nature de la matrice solide (argiles) ?
  • Comment mieux prendre en compte les effets d’anisotropie, de connectivité et d’hétérogénéités à toutes les échelles ?
  • Peut-on développer des techniques de mesures innovantes pour les matériaux faiblement perméables avec un meilleur contrôle des conditions expérimentales (saturation, transitoires) ?
  • Comment mieux prendre en compte les interactions entre perméabilité de matrice et perméabilité de fractures ?
  • Comment prédire l’évolution à long terme des roches de couverture et des sites de stockage dans des roches à faible perméabilité (pérennité de la fonction étanchéité) ?
  • Comment estimer les flux aux grandes échelles de temps ?
  • Comment prendre en compte le changement d’échelle ? Peut-on proposer des méthodes d’upscaling plus efficaces ? Comment intégrer des données provenant de différentes échelles (traceurs) ?
  • Peut-on améliorer les techniques d’imagerie pour caractériser les microstructures à l’échelle nanométrique, afin de fournir des données plus fiables pour les modèles ?
  • Quelle est la validité et la pertinence des « proxys » géophysiques  (par exemple la conductivité électrique, la diffusion) pour l’estimation de la perméabilité à différentes échelles ?

 

En rassemblant les compétences de chaque partenaire du GIS, nous pensons être plus efficaces pour répondre à ces questions importantes pour les géosciences. Deux priorités seront données :

1 La première concerne les études expérimentales via le développement de collaborations pour améliorer les techniques de mesures directes mais aussi les méthodes indirectes basées sur des analogues (proxys) pour l’estimation des faibles perméabilités.

 

2 La deuxième concerne le développement de modèles pour les propriétés de transport dans les milieux faiblement perméables.

 

Un projet de recherche est déjà porté par le GIS sur ce thème : KG2B

 

Contact

mailto:christian.david@u-cergy.fr

 

 

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