Adaptation de TOUGH2 au transport du CO2 supercritique
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1. gt Adaptation de TOUGH2 au transport du CO supererttique a id final hra pour une Terre durable Adaptation de TOUGH2 au transport du CO supercritique Rapport final BRGM RP 53392 FR d cembre 2004 P Audigane amp bra pour une Terre durable Mots cl s TOUGH2 CO Supercritique S questration g ologique Simulation num rique R servoir Couplage thermodynamique En bibliographie ce rapport sera cit de la fa on suivante P Audigane 2004 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique BRGM RP 53392 FR 39 p 19 fig 2 tabl BRGM 2004 ce document ne peut tre reproduit en totalit ou en partie sans l autorisation expresse du BRGM Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Synthese e travail a t r alis dans le cadre du projet de recherche PICOR Pi geage du CO dans les R servoirs PICOR est un projet national cofinanc par le RTPG R seau des Technologies P troli res et Gazi res qui a d marr en 2002 Ce projet vise tudier le comportement induit par l injection massive de CO dans les r servoirs hydrocarbures et eau Les travaux du BRGM dans PICOR portent essentiellement sur la mod lisation coupl e des interactions eau CO roche Cette tude r alis e essentiellement en 2003 avait pour but d tudier les possibilit s de mod lisation de la migration du CO supercritique au sein d un aquif re sal l aide du log2. la dissolution du CO peuvent tre trait s en 3D Une quantification de la part de CO pi g sous forme supercritique et sous forme dissoute peut tre r ali e court terme et long terme en n gligeant les r actions chimiques li es aux min raux pr sents dans la matrice rocheuse Trois points restent cependant int grer pour les travaux futurs Un calcul du changement de densit de la phase aqueuse lors de la dissolution du dioxyde de carbone En effet la dissolution du provoque une augmentation de la densit de la phase aqueuse de quelques pour cents induisant dans les coulements des ph nom nes de convection entra nant l eau enrichie en vers le bas du r servoir Weir et al 1995 Consid rer la phase huile pr sente dans les r servoirs Un module de TOUGH2 a t d velopp pour simuler la m thode de r cup ration assist e d huile par injection de CO Oldenburg 2003 Cette approche ne permet cependant pas de consid rer des milieux salins QConsid rer le changement de phase de l tat supercritique vers l tat subcritique En cas de fuite ventuelle le CO l tat supercritique remonterait vers la surface Cette migration verticale induirait une modification de la pression et de la temp rature selon le gradient de pression hydrostatique et le gradient g othermique La remont e la surface provoque une baisse de la pression et de la temp rature induisant un changement de
3. 11 2 1 DESCRIPTION 11 22 LEMODULETEWA Gene een 12 2 2 1 Les variables primaires ss 12 2 2 2 Changements de phase ss 14 2 3 CONCLUSION SUR 2 16 3 Le module EWASGCOJA oos ELO e e ui 19 GOs SUPERGRITIOUE toa 19 3 2 NOUVELLES PROPRI T S THERMODYNAMIQUES 20 4 Exercices d intercomparaison 25 4 1 EXERCICE 3 a ere edna ac aa eta Fe dans ce attenant 26 4 1 7 Resultats Sans Salt iaa 27 41 2 Fesultais avec Salle ass anna 30 d d GG ae ne did 30 4 2 1 R sultats a temp rature constante 31 4 2 2 R sultats avec couplage thermique 32 AO GONCLUSIONS SUR LES TESTS sn na 33 5 Conclusion et travaux futurs nenn nenn ennnenenn 35 BIDIOGFAPNIEe 37 Annexe 1 Nomenclature voii 39 BRGM RP 53392 FR Rapport final 5 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Liste des figures Figure 1 Diagramme de phase du CO 19 Figure 2 Diagramme de phase du CO avec les limites de pression et de Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 10 Figure 11 Figure 12 Figure 13 Figure 14 temp rature g n rale
4. Zone non satur e isotherme Equation de Richard Eau sel NaCl gaz non condensable pr cipitation dissolution changement de porosit perm abilit induit vapor pressure lowering Tableau 1 Les diff rents modules d quation d tat des fluides EOS disponibles dans TOUGH2 TOUGH2 r sout l quation de conservation de la masse et de la chaleur pour des syst mes multiphasiques et multicomposants L coulement est d crit par la loi de Darcy La diffusion dispersion diffusion mol culaire est prise en compte pour chaque phase Le flux de chaleur est d crit par conduction et convection Les conditions thermodynamiques sont calcul es en supposant l quilibre local de chacune des phases entre elles Les param tres des fluides et des formations peuvent tre choisis arbitrairement comme fonctions non lin aires des variables thermodynamiques primaires La discr tisation en temps et en espace utilis e dans TOUGH2 est bas e sur le sch ma des diff rences finies int grales Integral Finite Difference Method IFDM Edwards 1972 Narasimhan et Witherspoon 1976 Ce sch ma permet de s affranchir de l utilisation de coordonn es dans l espace et permet l impl mentation de maillage g om trie irr guli re cylindrique 2DY2 notamment La discretisation en BRGM RP 53392 FR Rapport final 11 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique temps est implicite avec un sch ma amont pour les flux afi
5. vapeur d eau et le gaz Po Po ur Dp COD 13 de sorte que 3 X V Os 14 Pc La viscosit et l enthalpie sp cifique de la phase vapeur d eau sont calcul es partir des quations 8 et 9 respectivement avec P Pix La masse volumique la viscosit et l enthalpie sp cifique de la phase liquide sont calcul es avec les quations 4 5 et 6 respectivement en utilisant les fractions massiques des composants dans la phase liquide 2 3 CONCLUSION SUR TOUGH2 Dans cette partie ont t pr sent s le logiciel TOUGH et toutes ses fonctionnalit s en termes de changement de phase et de propri t s thermodynamiques Un module intitul EWASG et d velopp sp cifiquement pour le cas de pr sence de sel dans la phase aqueuse a aussi t d crit Dans le cadre de la s questration du CO dans les r servoirs peu profonds les conditions de pression et de temp rature rencontr es ne correspondent pas exactement aux limites des gammes utilis es pour les corr lations du module EWASG Notamment l tat supercritique du CO n est pas impl ment pour certaines propri t s thermodynamiques et de r centes modifications du code par le LBNL Lawrence Berkeley National Laboratory ont permis de fournir un nouveau module ECO2 dans TOUGH ainsi que de nouvelles applications la sequestration du Pruess et 16 BRGM RP 53392 FR Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Ga
6. ub Ta gt Cn Gh e EBHHHEEHBEHLUHEBDEHEHEHH KJ KJ GJ GJ 4 C 0101 CO O CD 4 gt 0110 KJ O tn I3 Cn O Fe CD Ca 74 O B4 Bl TB 71 67 63 58 4 3 50 45 41 36 32 26 23 4 4 l X T Figure 6 Viscosit du CO autour du point critique pression de 0 140 bar temp rature de 25 37 C d apr s les donn es exp rimentales de Vesovic Vesovic et al 1990 Enthalpy kJ kg Pressure bar 150 100 O1 O o 10 30 50 70 90 Temperature C Figure 7 Isovaleurs de l enthalpie du CO en fonction de la pression et de la temp rature d apr s Altunin Altunin 1975 BRGM RP 53392 FR Rapport final 23 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Enthalpie du CO2 LES FE un hig hee Es IE ERES Figure 8 Enthalpie du CO recalcul e partir des isovaleurs d apr s Altunin Altunin 1975 24 BRGM RP 53392 FR Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique 4 Exercices d intercomparaison Afin de valider le nouveau module EWASGCO2 les exercices de simulation propos s dans le programme d intercomparaison de code du projet am ricain GeoSeg Pruess et al 2002 ont t utilis s Les objectifs de ces tests taient de pouvoir estimer la variabilit des r sultats obtenus par diff rents codes de calculs sur plusieurs exercices identiques appliques a la s questration du COs
7. C American Journal of Science 289 p 217 248 Chou I M 1987 Phase relations in the system NaCI KCI H 0 solubilities of halite in vapor satuated liquids above 445 C and redetermination of phase equilibrium properies in the system NaCI H O Geochim Cosmochim Acta 51 p 1965 1975 Corey A T 1954 The interrelation between gas and oil relative permeabilities Producers Monthly p 38 41 Doughty C Pruess K 2003 Modeling supercritical CO injection in heterogeneous porous media TOUGH Symposium Berkeley California Duan Z Moller N Weare J H 19923 An equation of state for the CH CO H 0 system I Pure systems from 0 to 1000 O to 8 000 bars Geochim Cosmochim Acta 56 p 2605 2617 Duan Z Moller N Weare J H 1992b An equation of state for the CH4 CO s H50 system Il Mixtures from 50 to 1 000 C and O to 1 000 bars Geochim Cosmochim Acta 56 p 2619 2631 Duan Z Sun R 2003 An improved model calculating CO solubility in pure water and aqueous NaCl solutions from 273 to 533 K and from O to 2 000 bars Chemical Geology 193 p 257 271 Edwards A L Ed 1972 TRUMP A computer program for transient and steady state temperature distributions in multidimensional systems Springfield VA National Technical Information Service National Bureau of Standard Narasimhan T N Witherspoon P A 1976 An integrated finite difference method for analysing fluid in
8. qui r sout les quations d tat d un syst me eau sal e gaz La deuxi me partie du rapport traite des modifications et am liorations qu il a t n cessaire d apporter au module EWASG afin de pouvoir prendre en compte le CO a l tat supercritique Afin de v rifier la validit des modifications apport es des exercices d intercomparaison ont ensuite t effectu s Les r sultats sont d crits dans la derni re partie de ce rapport BRGM RP 53392 FR Rapport final 9 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique 2 Le logiciel TOUGH2 2 1 DESCRIPTION G N RALE Le logiciel TOUGH est un code de calcul permettant de simuler des coulements de fluides multiphasiques avec changes de chaleur dans un milieu poreux ou fractur en trois dimensions A l origine ce logiciel a t con u principalement pour des applications de type g othermie et tudes de stockage de d chets radioactifs Les diff rentes quations d tat EOS en anglais pour Equation Of State n cessaires l utilisation du code sont fournies en modules part Il faut donc compiler un ex cutable correspondant chaque EOS La version 2 de TOUGH achet en janvier 2003 fournit un ensemble de dix EOS d crites dans le tableau 1 Eau traceur Eau CO gaz Eau air Eau air Vapor pressure lowering Eau hydrog ne gaz Eau air saumure Eau air saumure radio nucl ides Eau huile dead oil gaz non condensable
9. 0 m au dessus de la zone de stockage initiale fig 16 Les conditions aux limites imposent un gradient de pression et un flux de fraction massique de COs Il n y a pas de sel pr sent dans la phase liquide 30 BRGM RP 53392 FR Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique et la temp rature est d abord suppos e constante Dans un deuxi me cas on suppose que la temp rature varie ce qui permet de tester le nouveau module de calcul d enthalpie impl ment dans EWASGCO2 P 100 bar T245 C SESS US gt gt rate CATA TATA TA rid s aquifer eter Genus ZONE mns I Xc02 0 7 LL A aquitard m i 5 28 P 240 bar Bones Ss agere Ex S 5 cu Sto rage 45 C WIOG ee aquifer y gt Xco 1 Figure 16 Repr sentation sch matique du mod le faill a et des conditions aux limites appliqu es b 4 2 1 R sultats temp rature constante Les r sultats pour une temp rature constante pr sentent les m mes diff rences et concordances que l exercice3 A savoir la saturation de gaz calcul e avec EWASGCO2 est proche de celle calcul e avec le mod le LBNL compar e aux autres fig 17 alors que la fraction massique diff re selon les mod les employ s fig 18 E 2 p B n un e o Elevation m Figure 17 Saturation de gaz simul e pour l exercice 4 temp rature constante du projet d intercomparaison Comp
10. 1980 La perm abilit relative des gaz est repr sent e par le mod le de Corey Corey 1954 Pour plus de d tails sur le module ECO2 voir la publication du LBNL ce sujet Pruess et Garcia 2002b Injection CO2 D bit 100 kg s Tinit 45 C Pinit 120 bar XmCO2 0 XNaCI 0 ou 15 Figure 9 Conditions initiales de l exercice 3 d intercomparaison de codes injection de CO supercritique dans une g om trie cylindrique 1D 26 BRGM RP 53392 FR Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique 4 1 1 R sultats sans salinit Les r sultats sont pr sent s en fonction de la distance radiale au puits R ou bien en fonction d une variable de similarit R t permettant de repr senter les r sultats en fonction du temps t et de la distance au puits R Ainsi pour de faibles valeurs de on se trouve soit pr s du puits soit des temps tr s grands et inversement Les r sultats des simulations de l exercice 3 sans salinit concernant l volution de la saturation de gaz et de la pression sont en accord avec ceux pr sent s dans le rapport LBNL fig 10 et 11 Les modules TOUGH2 ECO 2 et TOUGH2 EWASGCO2 semblent donc tre concordants au niveau des mod les de densit et de viscosit N anmoins un cart notable apparait pour le CO dissous simul fig 12 Le module EWASGCO2 calcule une dissolution plus importante que le module ECO2 du LBNL Cette diff rence reste rais
11. Ces tests ont t d finis de mani re tudier l influence de diff rents facteurs jug s d importance majeure dans le stockage de gaz effet de serre c est dire l h t rog n it du milieu la g om trie les diff rents couplages impliqu s thermiques chimiques ou bien m caniques Plusieurs partenaires ont accept de participer ce projet en utilisant diff rents logiciels dont certains sont des codes maison et d autres sont des versions modifi es de TOUGH 2 appliqu es au CO Le nouveau module EWASGCO2 d velopp au BRGM a t test et compar sur deux de ces tests les exercices 3 et 4 du projet Les participants pour ces tests sont Lawrence Berkeley National Laboratory LBNL USA TOUGH2 ECO CSIRO Petroleum Australia TOUGH2 ECO2 Institut Francais du P trole IFP SIMUSCOPP Industrial Research Limited IRL NewZealand propre version de TOUGH Pacific Northwest National Laboratory PNNL USA STOMP Los Alamos National Laboratory LANL USA NUFT Pour information pour d autres types de tests chimiques et m caniques principalement les participants taient aussi Alberta Research Council ARC Canada GEM Universit de Stuttgart Allemagne MUFTE_UG Universit de Stanford USA code maison pas de nom sp cifi Lawrence Livermore National Laboratory LLNL USA NUFT Les participants n ayant pas fourni les r sultats de calculs complets po
12. araison avec les autres partenaires BRGM RP 53392 FR Rapport final 31 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique e EWASGCO2 w Mass fraction sk A 300 Elevation m Figure 18 Fraction massique du CO dissous simul e pour l exercice 4 temp rature constante du projet d intercomparaison Comparaison avec les r sultats obtenus par les autres partenaires 4 2 2 R sultats avec couplage thermique Le m me exercice a ensuite t r alis en consid rant cette fois ci un couplage thermique avec la migration verticale du ll s agit en fait d estimer l augmentation de temp rature induite par la dissolution du dioxyde de carbone dans la phase liquide Cette dissolution exothermique est contr l e par l enthalpie de formation du La temp rature initiale est de 45 C Sur la figure 19 sont repr sent s les r sultats du profil de temp rature dans la faille calcul apr s 10 s ainsi qu apr s obtention du r gime permanent Apr s 10 s le profil de temp rature est sous forme de cr neau avec une valeur minimum de 45 C et une valeur maximum 48 C L augmentation de la temp rature se situe entre la base de la faille et une l vation d environ 200 m repr sentant la zone de remont e de CO supercritique dans la faille Le profil de temp rature obtenu avec le module EWASGCO 2 est tr s proche de celui calcul par le module ECO2 du LBNL fi
13. de CO dissous en fonction de la variable de similarit H t pour l exercice d intercomparaison avec 15 de salinit Comparaison avec la solution analytique et les simulations obtenues par le LBNL ainsi que les autres partenaires du projet 30 Figure 16 Repr sentation sch matique du mod le faill a et des conditions aux mies appliqu es 0 tM 31 Figure 17 Saturation de gaz simul e pour l exercice 4 temp rature constante du projet d intercomparaison Comparaison avec les autres partenaires 31 Figure 18 Fraction massique du CO dissous simul e pour l exercice 4 temp rature constante du projet d intercomparaison Comparaison avec les r sultats obtenus par les autres partenaires ss 32 Figure 19 Profil de temp rature simul pour l exercice 4 temp rature variable du projet d intercomparaison Comparaison avec les r sultats du LBNL 33 Liste des tableaux Tableau 1 Les diff rents modules d quation d tat des fluides EOS disponibles dans TOUGH Z it 11 Tableau 2 Variables primaires dans EWASG ooccccccoccnccccccnccconnnnnonanonononnnnononnnnnonannnnonanennnnnnos 13 BRGM RP 53392 FR Rapport final 7 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique 1 Introduction e travail a t r alis dans le cadre du projet de recherche PICOR Pi geage du CO dans les R servoirs PICOR est u
14. es liquide et gazeuse phases solide et gazeuse phases liquide solide et gazeuse En excluant le cas de la phase solide seule qui n est pas utile dans les domaines d application de TOUGH2 le module EWASG est capable de g rer les six autres combinaisons tabl 2 Dans la suite les variables l exposant concernent l eau les variables l exposant concernent le sel NaCl et les variables l exposant le les indices c et s repr sentent respectivement les phases liquide gazeuse et solide ainsi par exemple X repr sente la fraction massique de sel dans la phase liquide tat Variables Primaires thermodynamique 1 2 3 4 Liquide P x XY T Gaz Pe Xe Xl T Liquide Gaz Po Sc T Liquide Solide P Ss x T Gaz Solide Po Ss Xo T Liquide Gaz Solide Po Ss Sc T Tableau 2 Variables primaires dans EWASG Pour un syst me constitu d une phase unique phase liquide seule ou bien phase gazeuse la phase solide seule n tant pas consid r e les variables primaires utilis es dans EWASG sont a pression totale P en bar la fraction massique de sel sans unit X ou la fraction massique de CO X sans unit ou X a temp rature T en C Pour un syst me constitu d une phase liquide phase gazeuse la troisi me variable primaire fraction massique de CO devient la saturatio
15. es temp ratures BRGM RP 53392 FR Rapport final 29 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique 4 1 2 R sultats avec salinit Le m me exercice a ensuite t r alis en consid rant une salinit de l eau initiale de 15 96 La salinit att nue le taux de dissolution de dioxyde de carbone supercritique dans la saumure salting out effect On obtient donc une fraction massique de CO dissous plus faible que dans l exemple pr c dent et ce pour tous les codes ayant trait cet exercice fig 15 On observe n anmoins les m mes carts sur la fraction massique de CO dissous traduisant de nouveau la diff rence entre les mod les de fugacit utilis s EC ad e D 2 u un m zE e O R t m s Figure 15 Fraction massique de CO dissous en fonction de la variable de similarit Rt pour l exercice 3 d intercomparaison avec 15 de salinit Comparaison avec la solution analytique et les simulations obtenues par le LBNL ainsi que les autres partenaires du projet 4 2 EXERCICE 4 L exercice 4 correspond au cas d une fuite de CO le long d une faille verticale Cet exemple permet de tester l effet de gravit lors de la simulation La g om trie est simplifi e son extr me par un mod le lin aire en 1D Ce mod le conceptuel a pour objectif de simuler une fuite ventuelle de CO au travers du cap rock par une faille verticale connect e un nouvel aquif re situ 50
16. g 19 Ceci n est pas surprenant puisque le mod le EWASGCO calcule l enthalpie partir d une grille interpol e du mod le analytique d enthalpie utilis dans ECO2 Les r sultats des autres partenaires n taient pas disponibles 32 BRGM RP 53392 FR Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique amm E C 2 LLI x qain Steady state 35 Temperature Figure 19 Profil de temp rature simul pour l exercice 4 temp rature variable du projet d intercomparaison Comparaison avec les r sultats du LBNL 4 3 CONCLUSIONS SUR LES TESTS Les r sultats des simulations r alis es sur deux exercices d inter comparaison propos s dans le projet de recherche am ricain GeoSeq sont donc concluants Les carts not s entre les r sultats des diff rents partenaires sont li s aux diff rences des mod les de propri t s thermodynamiques ainsi qu aux sch mas num riques employ s Le module EWASGCO2 ayant t implemente dans le code TOUGH2 on s attache plus particulierement comparer les r sultats ainsi obtenus avec ceux obtenus par le LBNL avec leur propre version de TOUGH utilisant le module ECO2 L cart le plus notable entre ces deux versions concerne la quantit de CO dissous dans l eau qui est directement contr l e par le mod le de fugacit consid r Les comparaisons effectu es avec des donn es exp rimentales cf fig 14 nous permettent de conclure une pl
17. iciel TOUGH2 Pruess 1991 dont le BRGM a fait l acquisition r cemment Ce code concu l origine pour des applications de type g othermie n tait pas totalement adapt au cas de stockage de CO et en particulier au cas du CO supercritique Par cons quent un certain nombre d am liorations et de modifications ont d tre int gr es au module EWASG Equation of state for WAter Salt and Gas system de TOUGH2 qui traite des equations d tat d un syst me eau sal e gaz Il s agissait notamment d tendre le domaine de validit des quations d tat au del des temp rature et pression critiques du COs dans la mesure ou ces gammes de temp ratures et de pressions sont susceptibles d tre rencontr es lors d tudes d injection de CO dans les r servoirs Afin de v rifier la validit des modifications apport es des exercices d intercomparaison ont t r alis s Les deux cas tests trait s correspondent des exemples propos s par le LBNL dans le cadre d un projet am ricain d intercomparaison de codes pour la simulation de stockage de CO Pruess et al 2002 Le premier exemple traite l injection en 1D dans une configuration g om trique cylindrique centr e autour du puits dans laquelle le milieu poreux contient de l eau pure ou de l eau sal e La salinit est repr sent e en termes d quivalent NaCl Les fronts de saturation de gaz et de CO dissous sont calcul s Le second exemple traite le cas d une fuite ventue
18. issous x fraction massique de CO dans la phase liquide CO dissous Ka fraction massique quivalente de sel Xsol solubilit de la halite Y fraction molaire Symboles p masse volumique kg m u viscosit dynamique Pa s BRGM RP 53392 FR Rapport final 39 e hra pour une Terre durable Centre scientifique et technique Service Eau 3 avenue Claude Guillemin BP 6009 45060 Orl ans Cedex 2 France T l 02 38 64 34 34
19. les isovaleurs sur une grille fig 8 Coefficient de fugacit du m lange CO2 H2O E3094 0 991 0 988 0 94 E 0 835 0 888 O 0784 0 836 0 732 0784 O 0 68 0 732 A 0 628 0 68 0 576 0 628 0524 0576 0 473 0524 870421 0473 Ed 0 369 0 421 0317 0 369 H 0 255 0 317 8 0713 0 265 E 0151 0213 Figure 3 Coefficient de fugacit du m lange gazeux CO2 H20 dans un domaine P T de 0 300 bar et de 0 200 C Duan et al 1992a Duan et al 1992b Duan et Sun 2003 BRGM RP 53392 FR Rapport final 21 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Masse volumique du CO2 g cm sans eau BENNA NINAN ANA AN A 40 60 80 100 120 140 160 180 20 Figure 4 Masse volumique du CO dans un domaine P T de 0 300 bar et de 0 200 C Duan et al 1992a Duan et al 1992b Duan et Sun 2003 Viscosit dynamique du CO2 p Pa s hed Cat c 4 gt e Ta O LOCO ho Cn E CO POCO OO 0 WO LI COR gt cm ml 1 1111 E EH 4 4 ES 44 10 10 92 83 75 EE 58 49 41 32 H E 1p d ld E RED BI Figure 5 Viscosit du CO pression de 0 400 bar temp rature de 0 108 C d apr s les donn es exp rimentales de Vesovic Vesovic et al 1990 22 BRGM RP 53392 FR Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Viscosit autour du point critique u Pa s E 6 2 4 a
20. lle travers une fracture verticale repr sent e par un milieu simplifi en 1D Ce cas permet de traiter les ph nom nes de remont e verticale due la diff rence de densit entre le CO et la saumure ainsi que les ph nom nes thermiques associ s Les r sultats de ces comparaisons sont globalement tr s satisfaisants Les r sultats des codes des partenaires impliqu s dans le projet pr sentent tous des carts li s aux diff rences des mod les de propri t s thermodynamiques du CO supercritique L cart le plus notable concerne le CO dissous dans la phase liquide directement li au mod le de fugacit employ En se r f rant aux donn es exp rimentales il apparait que le mod le de fugacit int gr au nouveau module d velopp au BRGM est plus pr cis que celui utilis par le LBNL BRGM RP 53392 FR Rapport final 3 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Avec ce nouveau module les ph nom nes de migration verticale et de couplage thermique associ la dissolution du CO peuvent tre trait s en 3D Une quantification de la part de CO pi g sous forme supercritique et sous forme dissoute peut tre estim e court terme et long terme en n gligeant les r actions chimiques li es aux min raux pr sents dans la roche 4 BRGM RP 53392 FH Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Sommaire I JntrOduellon oco ne 9 2 Le logiciel TOUGH 2 Sn
21. ment rencontr es dans les r servoirs utilis s pour le stockage Les chemins de pressions hydrostatiques correspondant des temp ratures de surface de 5 C et 15 sont repr sent s deux traits fins parall les Le CO est l tat supercritique au del de 700 m de A Ur ee ETE 20 Coefficient de fugacit du m lange gazeux CO H O dans un domaine P T de 0 300 bar et de 0 200 Duan et al 1992a Duan et al 1992b DOV Sl SUN 2003 E 21 Masse volumique du CO dans un domaine P T de 0 300 bar et de 0 200 C Duan et al 1992a Duan et al 1992b Duan et Sun 2003 22 Viscosit du CO pression de 0 400 bar temp rature de 0 108 C d apr s les donn es exp rimentales de Vesovic Vesovic et al 1990 22 Viscosit du CO autour du point critique pression de O 140 bar temp rature de 25 37 C d apr s les donn es exp rimentales de Vesovic Vesovic ef al 1990 de a o beue Pape Ex Hau c Ua Re Nas 23 Isovaleurs de l enthalpie du CO en fonction de la pression et de la temp rature d apr s Altunin Altunin 1975 23 Enthalpie du CO recalcul e partir des isovaleurs d apr s Altunin AKUNIN eos cid aunt uie doceat ba ln das 24 Conditions initiales de l exercice 3 d intercomparaison de codes injection de CO supercritique dans une g om trie cylindrique 1D 26 Saturation du gaz en fonctio
22. n d viter toute limitation de pas de temps pour le cas d apparition ou disparition de phase La discr tisation des quations conduit la r solution d un syst me d quations alg briques non lin aires consid rant les variables thermodynamiques primaires dans chacune des mailles comme inconnues Le syst me d quations est r solu l aide d un sch ma it ratif de type Newton Raphson Le pas de temps peut tre ajust la convenance durant la simulation Diff rents solveurs sont disponibles pour la r solution du syst me matriciel chaque pas de temps pr conditionneur gradient conjugu sparse matrix Pour plus de d tails sur l impl mentation et la r solution du syst me d quations dans TOUGH2 on pourra se r f rer au manuel d utilisation Pruess et al 1999 2 2 LE MODULE EWASG Parmi les diff rents EOS le module EWASG Equation of state for WAter Salt and Gas system Battistelli et al 1997 traite le cas du CO pr sent dans une saumure eau NaCl correspondant au r servoir de type g othermique contenant des saumures et un gaz non condensable Consid rer le cas d une saumure compos e uniquement d eau NaCl permet de prendre en compte la d pendance de solubilit du sel vis vis de la temp rature ainsi que de d crire correctement la pr cipitation de sel et les modifications de perm abilit induites Aucun transport de sel sous forme solide n est consid r dans les mod les La loi de di
23. n de la distance au puits R t 30 jours et t 10 000 jours Comparaison des r sultats du BRGM module EWASGCO2 avec ceux du LBNL module 2 27 Pression totale en fonction de la variable de similarit R t avec R la distance au puits et t le temps Comparaison des r sultats du BRGM module EWASGCO2 avec ceux du LBNL module ECO2 28 Fraction massique de CO dissous en fonction de la variable de similarit H t Comparaison des r sultats du BRGM module EWASGCO2 avec ceux du EBNE module ECO2 nitet nas vastum ert a c Sica adu Or ous 28 Fraction massique de CO dissous en fonction de la variable de similarit R2 t Comparaison des r sultats du BRGM module EWASGCO2 avec ceux du LBNL module ECO2 et les autres partenaires du projet 29 Comparaison du mod le de fugacit utilis dans ECO2 Spycher et Reed 1988 repr sent par les lignes avec le mod le d velopp dans EWASGCO2 Duan et al 1992a Duan et al 1992b Duan et Sun 2003 repr sent par des croix et aussi avec des donn es exp rimentales de r f rence Angus et al 1976 repr sent es par des carr s vides pour diff rentes pressions partielles de CO et diff rentes temp ratures 29 BRGM RP 53392 FR Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Figure 15 Fraction massique
24. n de la phase gazeuse Ainsi les quatre variables primaires sont la pression de la phase aqueuse en la fraction massique de sel X sans unit la saturation de la phase gazeuse Ss sans unit la temp rature T en C Si le sel est pr sent sous forme solide la seconde variable primaire X devient la saturation de la phase solide Ss BRGM RP 53392 FR Rapport final 13 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Une remarque concernant le cas de la phase gaz unique la fraction massique de sel pr sent dans la phase gaz est utilis e comme seconde variable primaire or la solubilit du NaCl dans la phase gazeuse tant consid r e comme n gligeable X est gal 0 par d finition Si X gt 0 alors la phase solide apparait et la variable primaire est remplac e par la saturation de la phase solide 2 2 2 Changements de phase Durant les it rations du sch ma Newton Raphson r alis es pour chaque pas de temps les changements de phase ainsi que la pr cipitation ou dissolution du sel sont d tect s et ce selon diff rentes conditions a Conditions phase liquide Premi rement le test pour un ventuel changement de phase vers un tat deux phases est r alis en v rifiant si la pression d bullition du m lange P d passe la pression totale P Si PP OX 9 X vy 1 alors la phase gazeuse apparait et la troisi me variable primaire passe de la fracti
25. n projet national cofinanc par le RTPG R seau des Technologies P troli res et Gazi res d marr en 2002 Ce projet vise tudier le comportement induit par l injection massive de CO dans les r servoirs hydrocarbures et eau comportement des fluides court terme optimisation de la mise en place du COs mise en solution comportement de la roche a long terme dissolution et pr cipitation de min raux effets m caniques Il combine l approche exp rimentale propri t s de transport des fluides vitesse des r actions min rales la mod lisation des exp riences de laboratoire et donc la validation des mod les conceptuels et num riques la mod lisation de sites de pi geage r els ou synth tiques et enfin l tude de certains gisements naturels de COs Les travaux du BRGM dans PICOR portent essentiellement sur la mod lisation coupl e des interactions eau CO roche Cette tude r alis e en 2003 avait pour but d tudier les possibilit s de mod lisation de la migration du CO supercritique au sein d un aquif re sal l aide du logiciel TOUGH2 Pruess 1991 dont le BRGM a fait l acquisition r cemment TOUGH2 est un code de calcul modulaire qui permet notamment de simuler les coulements diphasiques eau gaz en prenant en compte la dissolution du gaz dans la phase aqueuse Apr s une description g n rale du code la premi re partie de ce rapport pr sente les caract ristiques d taill es du module EWASG
26. nt for moderate pressures and temperatures applicable to calculations of hydrothermal boiling Geochim Cosmochim Acta 52 p 739 749 Van Genuchten M T 1980 A closed form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils Soil Sci Am J 44 p 892 898 Vargaftik N B 1975 Tables on the thermophysical properties of liquids and gases New York NY John Wiley amp Sons Vesovic V Wakeham W A Olchowy G A et al 1990 The transport properties of carbon dioxide J Phys Chem Ref Data 19 3 p 763 808 Weir G J White S P Kissling W M 1995 Reservoir storage and containment of greenhouse gases K Pruess Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley California US TOUGH Workshop Rep LBL 37200 p 233 238 38 BRGM RP 53392 FR Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Annexe 1 Nomenclature Indices G phase gazeuse L phase liquide S phase solide Exposants 0 eau e sel 9 dioxyde de carbone Variables Ha enthalpie de la phase gaz kJ kg enthalpie de la phase liquide kJ kg P pression totale bar Phoil pression d bullition du m lange bar Pis pression saturante de la saumure bar SL saturation de la phase liquide Sc saturation de la phase gaz Ss saturation de la phase solide T temp rature C Xx fraction massique de l eau dans la phase liquide x 2 fraction massique du sel dans la phase liquide sel d
27. on massique de CO X la saturation de gaz 55 cette derni re tant initialis e une valeur tr s faible Afin de distinguer Sa de X dans l algorithme la valeur 10 est ajout e Sc et le domaine de la saturation de gaz est compris entre 10 et 11 La pression d bullition Pro est d finie par Bac BT X HP TXL X 2 OU Pa repr sente la pression de saturation de la saumure et ou la pression d bullition du CO P est calcul e partir de la loi de Henry L effet de salting out sur le calcul de la constante de Henry c est dire la r duction de solubilit du CO due la pr sence de sel est pris en compte La phase solide apparait lorsque la fraction massique du sel dans la phase aqueuse exc de la solubilit de la halite X35 donc si SX AT 3 la pr cipitation d marre et la seconde variable primaire passe de la fraction massique du sel X la saturation de la phase solide S cette derni re tant initialis e une valeur tr s faible mais non nulle Dans ce cas 10 5 est utilis pour se distinguer de l tat pr c dent c est dire la fraction massique du sel Inversement la phase solide dispara t lorsque S 0 et la seconde variable primaire est r initialis e une valeur l g rement plus faible que la solubilit du NaCl Xso T Les propri t s thermophysiques de la phase liquide sont calcul es comme suit La masse volumique p et la viscosit y de la phase liquide sont su
28. onnable par rapport aux carts observ s avec d autres codes test s sur le m me exercice fig 13 Cet cart traduit la diff rence entre les mod les de fugacit employ s Le mod le de coefficient de fugacit utilis par le LBNL est une corr lation bas e sur les quations de Spycher et Reed Spycher et Reed 1988 Compar avec des donn es exp rimentales de Angus Angus et al 1976 ce mod le pr sente des erreurs allant jusqu 10 notamment pour des temp ratures inf rieures 50 C alors que le mod le d velopp dans le module EWASGCO2 bas sur le formalisme de Duan Duan et al 1992a Duan et al 1992b permet d obtenir un ajustement parfait de ces valeurs fig 14 Il apparait donc que le mod le propos par le nouveau module EWASGCO2 soit plus fiable que la corr lation de Spycher et Reed notamment pour des temp ratures inf rieures 50 C mm 30 days i 100days Er oe ft oer oy tz 1000 days s t 10000 days amp 30 jours EVA SGCO2 e 10000 jours E 2 fo E un w e O Figure 10 Saturation du gaz en fonction de la distance au puits R t 30 jours et t 10 000 jours Comparaison des r sultats du BRGM module EWASGCO2 avec ceux du LBNL module ECO2 BRGM RP 53392 FR Rapport final 27 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique 2 7E 07 2 e g 3 us un p ei a T 4 30 days 14E 07 t 100 da
29. phase du CO vers un tat subcritique Les algorithmes de calculs de TOUGH2 ne sont actuellement pas suffisamment robustes pour traiter ce changement de phase Lors du changement de phase les propri t s du CO changent brutalement de valeurs et induisent des non convergences conduisant l interruption de la simulation De r centes modifications du code viennent d tre publi es par l auteur durant le dernier TOUGH BRGM RP 53392 FR Rapport final 35 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique SYMPOSIUM Pruess 2003 A partir de ces travaux l impl mentation de ce nouvel algorithme parait donc envisageable afin notamment d aborder des sc narios de fuites ventuelles pour des sites plus risque 36 BRGM RP 53392 FR Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Bibliographie Altunin V 1975 Thermophysical properties of carbon dioxide in Russian Moscow Publishing House of Standard Angus A Armstrong B Reuck K 1976 International thermodynamics tables of the fluid state Carbon dioxide International Union of Pure and Applied Chemistry Oxford Pergamon Press Battistelli A Calore C Pruess K 1997 The simulator TOUGH2 EWASG for modeling geothermal reservoirs with brines and non condensible gaz Geothermics 26 4 p 437 464 Bischoff J L et K Pitzer S 1989 Liquid vapor relations for the system NaCl H2O summary of the surface P T X from 300 to 500
30. porous media Water Resour Res 12 1 p 57 64 BRGM RP 53392 FH Rapport final 37 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Oldenburg C M 2003 Carbon Sequestration in Natural Gas Resrvoirs Enhanced Gas Recovery and Natural Gas Storage TOUGH Symposium Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley California May 12 14 2003 Pruess K 1991 TOUGH2 a general purpose numerical simulator for multi phase fluid and heat flow Lawrence Berkeley Laboratory Report LBL 29400 Pruess K Oldenburg C Moridis G 1999 TOUGH2 User s Guide Version 2 0 Lawrence Berkeley National Laboratory LBNL 43134 Pruess K Garcia J Kovscek T et al 2002 Intercomparaison of numerical simulation codes for geologic disposal of CO Lawrence Berkeley National Laboratory Rep LBNL 51813 Pruess K Garcia J 20023 Multiphase flow dynamics during disposal into saline aquifers Environmental Geology 42 p 282 295 Pruess K Garcia J 2002b Solutions of test problems for disposal of CO in saline aquifers Earth Sciences Division Lawrence Berkeley National Laboratory LBNL 51812 Pruess K 2003 Numerical simulation of leakage from geologic disposal reservoir for with transitions between super and sub critical conditions TOUGH Symposium Berkeley California Spycher N F Reed M H 1988 Fugacity coefficients of Hs COs CH4 H20 and of H 0 CO CH mixtures a virial equation treatme
31. ppos es gales a celles de la saumure p et uy respectivement en faisant l hypoth se que l effet du CO 14 BRGM RP 53392 FR Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique dissous peut tre n glig de par sa faible solubilit Ainsi la masse volumique la viscosit dynamique et l enthalpie sp cifique sont donn es par p Py PTX 4 P T X 5 HS X HM P T 6 b Conditions phase gaz Dans les conditions phase gazeuse seule le composant sel ne peut tre pr sent que sous la forme solide pr cipit du fait que la solubilit du sel dans la phase gaz est suppos e n gligeable pour ces gammes de temp ratures Bischoff et Pitzer 1989 La possibilit d apparition de la phase liquide est contr l e par la diff rence entre la pression partielle de la phase de la vapeur P et la pression saturante de la saumure P sat AINSI SI gt 2 TU ras 7 avec Xa la fraction massique quivalente alors la phase liquide apparait et la troisi me variable primaire passe de la fraction massique de CO la saturation de la phase gazeuse initialis e une valeur l g rement plus faible que 7 5 La pression de vapeur de saumure est calcul e en prenant Xe 0 s il n y a pas de pr sence de phase solide dans l l ment ou bien en utilisant la solubilit du NaCl la temp rature de l l ment La pression partielle de l eau est calcul e en utilisant une
32. proc dure it rative partir de la pression totale la temp rature et la fraction massique de CO La masse volumique la viscosit et l enthalpie des m langes phase gazeuse sont calcul es respectivement comme suit Ps Pa P T pg POT 8 pex cu pq 9 H Xj4 HP P T Xs HP PT 10 c M lange liquide gaz Pour les cas deux phases fluides la transition de phase est r alis e en testant la phase de saturation de gaz utilis e comme troisi me variable primaire Si S 2 1 Sy alors la phase liquide disparait et une transition vers une phase gazeuse unique est r alis e Inversement si S lt 0 alors la phase gazeuse dispara t et une transition vers BRGM RP 53392 FR Rapport final 15 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique une phase liquide unique est effectu e La pr cipitation dissolution du sel est contr l e de la m me mani re que sous les conditions liquides En supposant l additivit des pressions partielles la pression partielle du CO est donn e par p bsat 11 La fraction molaire du dans la phase liquide est calcul e selon la loi de Henry 3 3 _ P Due 12 K T X O La fraction massique du CO se d duit ensuite facilement de la fraction molaire La fraction massique de CO dans la phase gazeuse est calcul e partir de la masse volumique du m lange elle m me calcul e en supposant un m lange parfait entre la
33. r servoirs peu profonds se situe dans une zone o le CO peut se trouver la fois l tat supercritique ou sub critique selon la profondeur fig 2 Les r servoirs choisis pour le stockage de dioxyde de carbone sont g n ralement situ s plus de 700 m de profondeur de mani re garder du CO l tat supercritique poss dant une masse volumique plus forte qu l tat gazeux et occupant donc un espace moindre ex oO A U an Im T 78 56 6 Temperature C Figure 1 Diagramme de phase du CO BRGM RP 53392 FR Rapport final 19 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique TOC Point critique du CO2 500 m CO2 liquide surface 10 Figure 2 Diagramme de phase du CO avec les limites de pression et de temp rature g n ralement rencontr es dans les r servoirs utilis s pour le stockage Les chemins de pressions hydrostatiques correspondant des temp ratures de surface de 5 C et 15 C sont repr sent s deux traits fins parall les Le CO est l tat supercritique au del de 700 m de profondeur Le logiciel TOUGH2 n a pas t concu l origine pour traiter le sous la forme supercritique Comme il a d j t pr cis de r cents d veloppements du code ont conduit la programmation d un nouveau module non disponible intitul ECO2 traitant le cas du CO supercritique Pruess et Garcia 2002a Doughty et Pruess 2003 Le
34. rcia 2002a Doughty et Pruess 2003 Pruess 2003 Cependant tant toujours l tat de d veloppement le module ECO2 n est pas encore disponible au public Il est donc n cessaire de proc der une modification du code source tel qu il est fourni en s inspirant du module EWASG pr c demment d crit BRGM RP 53392 FR Rapport final 17 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique 3 Le module EWASGCO2 Le module EWASGCO d velopp au BRGM est une version de TOUGH inspir e de la version contenant le module EWASG mais appliqu e au cas de gammes de pression et de temp rature rencontr es dans le cadre de stockage g ologique de CO autrement dit pour un dioxyde de carbone l tat supercritique 3 1 LE CO SUPERCRITIQUE Le point critique du CO a t identifi la temp rature de 31 04 C et la pression de 73 82 bar Vargaftik 1975 Pour des temp ratures et ou des pressions plus basses tat sub critique le existe sous forme liquide gazeuse ou bien sous la forme d un m lange des deux fig 1 Les r servoirs p troliers utilis s pour le stockage du CO sont situ s des profondeurs variant de quelques centaines de m tres jusqu plusieurs milliers de m tres En consid rant uniquement la pression hydrostatique et un gradient g othermique normal de 30 C km avec une temp rature la surface comprise entre 5 et 15 C la gamme de pression et de temp rature rencontr e dans les
35. s modifications apport es ont consist modifier les propri t s thermodynamiques du CO en utilisant des mod les reproduisant l tat supercritique Les propri t s modifi es sont la masse volumique la viscosit l enthalpie Altunin 1975 et la fugacit Spycher et Reed 1988 3 2 NOUVELLES PROPRI T S THERMODYNAMIQUES De mani re pouvoir utiliser TOUGH2 dans le cas du CO l tat supercritique un nouveau module intitul EWASGCO a t d velopp Les donn es de Altunin 1975 utilis es dans TOUGH2 ECO2 n tant pas directement accessibles un jeu de donn es diff rent a t utilis except pour l enthalpie et compar avec celui d velopp dans le module ECO2 Pruess et Garcia 20022 20 BRGM RP 53392 FR Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Les mod les d velopp s par Duan Duan et al 1992a Duan et al 1992b Duan et Sun 2003 ont t employ s pour calculer la masse volumique et la fugacit fig 3 et 4 La viscosit a t calcul e partir d une interpolation des donn es exp rimentales de Vesovic Vesovic ef al 1990 Les gammes de pression et de temp rature sont fournies avec un raffinement au niveau du point critique fig 5 et 6 Concernant l enthalpie la figure des isovaleurs d enthalpie correspondant au mod le de Altunin Altunin 1975 fournie dans le rapport du LBNL Pruess et Garcia 2002b fig 7 a t utilis e pour interpoler
36. ssolution du gaz au choix CO air CH4 He Nb est d crite par la loi de Henry avec des coefficients qui ne d pendent pas uniquement de la temp rature mais aussi de la salinit de mani re pouvoir d crire la r duction de solubilit du gaz avec l augmentation de la salinit salting out La densit l enthalpie la viscosit et la pression de vapeur de la saumure sont consid r es comme tant d pendantes de la salinit Les corr lations des propri t s thermodynamiques utilis es dans EWASG sont estim es valables pour des gammes allant de 100 350 C pour la temp rature de O 80 MPa pour la pression de fluide de O 10 MPa pour la pression partielle de CO et jusqu la saturation de la halite selon le mod le de Potter cit par Chou Chou 1987 pour la fraction massique solide 2 2 1 Les variables primaires Dans un systeme trois composants eau NaCl distribu selon l quilibre thermodynamique local parmi trois phases liquide solide et gazeuse quatre param tres thermodynamiques ind pendants ou variables primaires sont n cessaires afin de d terminer l tat thermodynamique Dans un syst me trois phases coexistantes sept combinaisons diff rentes sont possibles phase liquide seule phase gazeuse seule phase solide seule 12 BRGM RP 53392 FR Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique phases liquide et solide phas
37. ur les deux exemples trait s dans la suite les r sultats seront avant tout compar s avec ceux pr sent s par le LBNL qui ont t obtenus avec le module TOUGH2 ECO2 BRGM RP 53392 FR Rapport final 25 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique 4 1 EXERCICE 3 L exercice num ro 3 du projet d intercomparaison est intitul Flux radial partir d un puits injecteur de CO Il consiste simuler en 1D avec une g om trie de type cylindrique centr e autour d un forage l injection de CO dans un milieu poreux satur en eau pouvant contenir du sel NaCl L coulement est diphasique et prend en compte la fois la dissolution de CO l tat supercritique et l effet de la salinit sur la quantit de CO dissous Le sel peut pr cipiter mais les modifications de porosit et perm abilit associ es ne sont pas prises en compte de m me que les effets thermiques Cet exercice a donc principalement pour but de tester le nouveau module de calcul de la densit de la viscosit et de la fugacit notamment dans le cas d un milieu contenant du sel int gr dans EWASGCO2 Les conditions initiales du mod le sont repr sent es sur la figure 9 La perm abilit du r servoir est de 10 m2 la porosit de 12 96 la compressibilit de 4 5 101 Pa Les fonctions de Van Genutchten sont utilis es pour mod liser la perm abilit relative de la phase liquide ainsi que la pression capillaire Van Genuchten
38. us grande pr cision du mod le de fugacit du BRGM impl ment dans le module EWASGCO2 BRGM RP 53392 FR Rapport final 33 Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique 5 Conclusion et travaux futurs n nouveau module EWASGCO2 a t d velopp au BRGM et int gr dans le logiciel TOUGH afin de traiter le cas du stockage de CO l tat supercritique Ce module a t test pour comparer des r sultats de simulations obtenus par le LBNL sur deux cas tests propos s dans le programme d inter comparaison de codes int gr dans le projet de recherche am ricain GeoSeq Les r sultats de ces comparaisons sont globalement tr s satisfaisants Les r sultats des codes des partenaires impliqu s dans le projet pr sentent tous des carts li s aux diff rences des mod les de propri t s thermodynamiques du CO supercritique L cart le plus notable concerne le dissous dans la phase liquide directement li au mod le de fugacit employ En se r f rant aux donn es exp rimentales il apparait que le mod le de fugacit du nouveau module d velopp au BRGM pr sente des r sultats plus satisfaisants que celui utilis par le LBNL L int gration du nouveau module EWASGCO2 dans le code TOUGH2 permet donc aujourd hui de traiter avec pr cision le suivi de l volution de la bulle de CO au cours de l injection Avec ce nouveau module les ph nom nes de migration verticale et de couplage thermique associ
39. ys 1000 daye t 10000 days 402 40 107 10 107 107 Similarity variable R R t m s Figure 11 Pression totale en fonction de la variable de similarit R7 t avec R la distance au puits et t le temps Comparaison des r sultats du BRGM module EWASGCO2 avec ceux du LBNL module ECO2 a 2 o T 2 E e c C 2 Am c ro ir Figure 12 Fraction massique de CO dissous en fonction de la variable de similarit Comparaison des r sultats du BRGM module EWASGCO2 avec ceux du LBNL module ECO2 28 BRGM RP 53392 FR Rapport final Adaptation de TOUGH au transport du CO supercritique Similarity Variable R RA m s Figure 13 Fraction massique de CO dissous en fonction de la variable de similarit Rt Comparaison des r sultats du BRGM module EWASGCO2 avec ceux du LBNL module ECO2 et les autres partenaires du projet p eb S ad n bod Ebo EDO POO OUI Ex AA w Fugacity coefficient Temperature C Figure 14 Comparaison du mod le de fugacit utilis dans ECO2 Spycher et Reed 1988 repr sent par les lignes avec le mod le d velopp dans EWASGCO2 Duan et al 1992a Duan et al 1992b Duan et Sun 2003 repr sent par des croix et aussi avec des donn es exp rimentales de r f rence Angus et al 1976 repr sent es par des carr s vides pour diff rentes pressions partielles de COset diff rent
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