Confining Properties of Carbonated Dogger Caprocks (Parisian Basin) for CO₂Storage Purpose

Abstract

Résumé -Propriétés de confinement des couvertures du Dogger carbonaté (Bassin de Paris) dans l'optique du stockage de CO 2 -Le projet Géocarbone-Intégrité, financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) de 2006 à 2008, vise à développer les connaissances et les techniques nécessaires à la prévision de l'efficacité et la sécurité du confinement sur le long terme des stockages géologiques de CO 2 . La première tâche a été de caractériser à l'échelle pétrographique, les faciès carbonatés du sommet du Dogger appartenant aux formations des Calcaires du Comblanchien et de la Dalle Nacrée, situées immédiatement au-dessus des niveaux réservoirs retenus comme potentiels sites de stockage. Une étude pétrophysique précise des faciès de couvertures potentielles est réalisée. La porosité, la distribution de taille de pores et la perméabilité sont déterminées en utilisant des méthodes adaptées à des milieux très peu perméables (<10 microDarcy). Les perméabilités sont mesurées à l'azote, à l'hélium et à la saumure sous pression de confinement avec la méthode stationnaire et la méthode transitoire. Les porosités sont faibles et varient de 2 à 9 % suivant le faciès, et les perméabilités en monophasique varient de 0,3 à 20 microDarcy. Le fait d'utiliser plusieurs techniques de mesure de porosité et perméabilité permet d'évaluer l'incertitude des résultats. La pression capillaire de seuil est estimée par les courbes d'injection de mercure (Purcell). L'estimation à partir des courbes de Purcell est sujette aux incertitudes (choix des tensions interfaciales et du point d'entrée du mercure) et ne remplace donc pas une mesure directe de pression de seuil. La pression de seuil est donc aussi mesurée sur carotte en conditions in situ avec de l'azote (N 2 ) et du dioxyde de carbone (CO 2 ), pour voir l'effet du CO 2 sur la pression d'entrée par rapport à un gaz neutre. Deux méthodes sont utilisées, la méthode classique par paliers de pression et la méthode dynamique. La méthode dynamique est basée sur la réduction de débit de saumure en sortie de l'échantillon lorsque le gaz commence à pénétrer à l'entrée de l'échantillon saturé en saumure. Chacune de ces méthodes possède des avantages et des limites d'application mis en exergue dans le cadre de cette étude. Pour le système CO 2 /saumure les valeurs de pressions de seuil mesurées vont de 0,4 à 22 bar suivant les faciès. Les valeurs de P th , même pour le faciès le plus compact, sont probablement trop faibles pour que l'on puisse exclure une pénétration du CO 2 dans la roche de couverture. Cette constatation n'interdit toutefois pas d'envisager un stockage de CO 2 , dans la mesure où on peut montrer que la perméabilité de la couverture est suffisamment faible, et son épaisseur suffisamment grande, pour que cette pénétration reste limitée malgré le maintien de la surpression sur la durée. Oil & Gas Science and Technology -Rev. IFP, Vol. 65 (2010) Abstract

Diffusion Properties of Carbonated Caprocks from the Paris Basin

“…One possible reason is that it has a much higher proportion of large diameter pores, as revealed by NMR tests (cf. [8]), which may be a reason why anion exclusion would be minimal. Another interesting point is the value of the Rε factor for the bicarbonate ion that is significantly larger than the NMR or mercury porosity.…”

“…program (Geocarbon Integrity), petrophysical, petrographical and mineralogical characterizations were performed on several sections of the caprock [8]. They are part of the top of the Dogger formation (Bathonian and Callovian geological units).…”

The Geomechanics of CO2 Storage in Deep Sedimentary Formations

“…8, upper right). The capillary entry pressure for CO 2 /brine has been evaluated in laboratory tests on rock samples of various types of caprock (Hildenbrand et al 2004;Chadwick et al 2008;Carles et al 2010). Data indicates capillary entry pressure for CO 2 is generally less than that of methane and can range from less than 0.1 up to 10 MPa.…”

Evaluating Sealing Efficiency of Caprocks for CO2Storage: an Overview of the Geocarbone-Integrity Program and Results

“…For petrographical and petrophysical properties, advanced techniques are necessary. For example, low permeability measurements are difficult and time-consuming to perform using standard steady-state techniques, and other techniques must be used [7]. Similarly, standard thin sections for petrographical observations give limited information and Scanning Electron Microscopy (SEM) must be used.…”

“…-a petrophysical characterization of caprock samples including diffusion measurements [7,9], and a study of the contact angle to evidence wettability changes [10,11];…”