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* The contribution to this work by Steve Horseman, who died suddenly last year, is greatly appreciated by the remaining authors.His loss is regretted by his colleagues.Résumé -Caractérisation des propriétés des argiles d'Opalinus (roche d'accueil potentielle pour un stockage de déchets radioactifs) relatives au transport des gaz -Les argiles d'Opalinus, au nord de la Suisse, sont envisagées pour l'implantation d'un site de stockage pour déchets radioactifs en formation géologique profonde. La compréhension approfondie des processus de transport des gaz au travers de cette roche peu perméable est un élément clé dans l'évaluation de l'aptitude du site au stockage. Selon les données fournies par les campagnes de reconnaissance géologique et les expériences en laboratoire, la perméabilité intrinsèque d'argiles d'Opalinus serait de l'ordre de 10 -20 à 10 -21 m 2 , pour un rapport d'anisotropie modéré (< 10). La porosité dépend de la composition de l'argile et de la profondeur d'enfouissement ; pour la zone envisagée, on a mesuré des valeurs de l'ordre de ~0,12. Selon les données porosimétriques, on peut classer 10-30% des vides dans la catégorie des macropores, avec un diamètre équivalent > 25 nm. Les pressions d'entrée déterminées sont de l'ordre de 0.4-10 MPa et dépen-dent largement de la perméabilité intrinsèque. Les tests, tant in situ qu'en laboratoire (essais par perméa-mètre au gaz sur les carottes de forage), montrent un fort couplage entre la migration de gaz à travers la roche et les déplacements de l'eau interstitielle. Il semblerait donc possible d'appliquer les modèles de déplacement immiscible de fluides dans les milieux poreux, et ceci lorsque la pression d'entrée du gaz (c'est-à-dire le seuil de pression capillaire) est inférieure au niveau minimal de contrainte au sein de la roche. Il faut noter que la circulation de gaz est limitée au réseau des macropores connectés entre eux, d'où un très faible degré de désaturation de la roche au cours du processus d'imbibition du gaz. Lorsque que la pression du gaz est élevée (c'est-à-dire lorsqu'elle approche le niveau de la contrainte maximale exercée sur la roche), on a pu observer des mécanismes de transport induits par effet de dilatation. Par le biais d'autres expériences de terrain, on a tenté de produire des fractures de rupture de grande extension et à haute transmissivité (hydrofracs, gasfracs). Les résultats de ces tests permettent de conclure que la fracturation due aux gaz peut, dans une large mesure, être exclue des risques inhérents au comportement d'un dépôt après fermeture. Abstract -Characterisation of Gas Transport Properties of the Opalinus Clay, a Potential Host Rock

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Controlled flow rate gas injection experiments have been performed on clay and mudrock samples using helium as a permeant. By simultaneously applying a confining stress and back-pressure, specimens were isotropically consolidated and fully water saturated under predetermined effective stress conditions, before injecting gas at a very slow rate using a syringe pump. Ingoing and outgoing gas fluxes were monitored. All tests exhibit a conspicuous threshold pressure for gas breakthrough. All tests showed a post-peak negative transient leading to steady-state gas flow. On the basis of a stepped history of flow rate, the flow law was shown to be nonlinear (i.e. non-Darcian). With the injection pump stationary (i.e. zero flow rate), gas pressure declined with time to a finite value. No gas flow was ever detected at excess gas pressures less than this lower threshold. When gas flow was reestablished, the threshold for gas breakthrough was found to be significantly lower than in the virgin clay. There is strong evidence to suggest that the capillarity restrictions on gas penetration of the intergranular pores of saturated clays and mudrocks are of such a magnitude that normal two-phase flow is impossible. Gas therefore does not occupy, or flow through, the intergranular porosity of the clay matrix. In the absence of pressure-induced cracks, water-saturated clays and mudrocks are totally impermeable to gas. The measured gas permeability of a clay-rich medium is a dependent variable rather than a material property, as it depends on the nmnber of pressure-induced pathways in the plane normal to the flow, together with the width and aperture distributions of these pathways. The experiments suggest that the flow pathways open under high gas pressure conditions and partially close if gas pressure falls, thus providing a possible explanation of the nonlinearity of the flow law, Reliance on conventional two-phase flow theory is inadvisable when attempting to quantify gas transport in initially water-saturated clay-rich materials.107 124.

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