Rapport d’étude Ineris 19.3.2010
Etat des connaissances
sur les risques liés
au stockage géologique du CO2.
Rapport n°1 : les risques en phase d’injection
Direction des Risques du Sol et du Sous-sol
Pour extrait :
1. INTRODUCTION
1.1 CONTEXTE ET OBJECTIF DE L’ETUDE
La lutte contre le changement climatique est un des défis majeurs de notre temps. Selon le rapport spécial du GIEC1 (2005) sur les scénarios d‟émissions de gaz à effet de serre, les émissions mondiales (en équivalent-CO2) vont augmenter de 25 à 90 % entre 2000 et 2030. Il devrait s‟en suivre un réchauffement d‟environ 0,2°C par décennie au cours des vingt prochaines années. ….
En effet, les pratiques de captage, transport et stockage du CO2 ne sont pas, a priori, dénuées de tout risque. L‟évaluation de ces risques suscite d‟ailleurs une part importante de l‟effort de recherche consacré au CSC depuis plusieurs années. Cette évaluation est particulièrement délicate du fait du faible retour d‟expérience disponible. Les complexes de stockage de CO2 les plus anciens ne sont opérationnels que depuis une dizaine d‟années et aucune expérimentation d‟abandon, par exemple, n‟a encore été menée dans ce domaine……
3.3.2 MECANISMES ET EFFETS POTENTIELS LIES AU RESERVOIR
Le champ dit « proche-puits » correspond à la portion du réservoir fortement influencée par la présence d‟un puits injecteur. Son extension exacte n‟est pas définie et semble dépendre à la fois des conditions d‟injection (pression, température, durée, nature du fluide) mais également des caractéristiques intrinsèques du réservoir (porosité, perméabilité, nature de la roche). Les aléas liés au réservoir d‟un stockage géologique de CO2 peuvent être regroupés en cinq catégories (Damen et al., 2006 ; IPCC, 2006), auxquelles s‟ajoute une sixième suggérée par le retour d‟expérience récent :
1. Fuite de CO2 : il s‟agit d‟une migration du gaz injecté du réservoir vers les formations voisines et éventuellement vers la surface jusqu‟à l‟atmosphère ;
2. Fuite du gaz natif : l‟injection de CO2 dans des réservoirs contenant du méthane et/ou des alcanes légers (gisements pétroliers épuisés, veines de charbon)) peut provoquer la désorption des gaz initialement en place et entraîner ainsi leur fuite, avec des conséquences locales potentielles (contamination des nappes d‟eau potables, danger d‟accumulation dans les zones confinées telles que des caves, risque explosif…) mais aussi globales (le méthane étant également un gaz à effet de serre) ; la prise en compte des fuites de méthane doit donc être intégrée dans le bilan d‟un site de stockage de CO2 afin d‟en déterminer l‟impact réel sur la limitation des rejets anthropiques de gaz à effet de serre ;
3. Sismicité induite : l‟injection du CO2 conduit à augmenter la pression du fluide dans le réservoir, ce qui peut conduire à un déséquilibre du champ des contraintes mécaniques, principalement à proximité du puits d‟injection (champ proche-puits) ; dans un cas extrême, cela peut provoquer l‟apparition d‟une fracturation - voire même l‟activation de failles – qui se manifesterait par l‟intermédiaire de secousses sismiques pouvant dégrader la couverture ou l‟étanchéité des puits ; les dégâts ainsi occasionnés peuvent atténuer la capacité de confinement du réservoir de stockage et fragiliser éventuellement les infrastructures de surface ;
4. Mouvement de la surface du sol : l‟ajout de matière (CO2 supercritique), l‟activation de failles, ou bien la compaction de la roche réservoir sous le jeu de la dissolution chimique de l‟encaissant provoquée par l‟injection du CO2, pourraient entraîner des mouvements de la surface du sol. Allant dans le sens d‟une remontée du sol (surrection) ou de son enfoncement (subsidence) de l‟ordre du mm ou du cm, ces mouvements seraient probablement à l‟origine d‟une activité microsismique éventuellement perceptible en surface ;
5. Impact hydraulique : par le jeu des modifications de pression, les écoulements hydrauliques en sous-sol sont susceptibles d‟être perturbés, tandis que le niveau de certaines nappes proches de la surface pourrait être modifié.22
6. Contamination des aquifères et autres réservoirs avoisinants ….
Il apparaît que ces mécanismes multifactoriels sont peu étudiés, notamment les deux derniers, et méritent d‟être mieux analysés à l‟avenir en termes d‟analyse des risques. On peut préciser que les conséquences de ces aléas sont susceptibles de s‟exprimer à plusieurs niveaux différents :
o Contamination des aquifères profonds : en premier lieu celui qui sert de réservoir, au sein duquel les mécanismes sont initiés, et qui peut être de grande étendue ;
o Contamination des aquifères superficiels : des produits toxiques en provenance du CO2 injecté (impuretés) ou du réservoir profond initialement visé (métaux lourds) pourraient être entraînés et remonter dans le sous-sol par le biais de zones de faiblesses du recouvrement (failles, changement de faciès) ou de puits abandonnés ; de même, des saumures pourraient être déplacées et augmenter la salinité des aquifères plus superficiels, utilisables pour l‟alimentation en eau potable ;
o Contamination d‟autres réservoirs : les mêmes substances pourraient également migrer vers d‟autres réservoirs souterrains voisins du site de stockage, en risquant d‟affecter ces réservoirs utilisés potentiellement à d‟autres fins (tels que les sites géothermiques ou de stockage de gaz naturel par exemple) et en réduisant éventuellement l‟intérêt de zones potentiellement exploitables par contamination des rés
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3.4 LES CRITERES DE CHOIX DES SITES
Avant de réaliser une analyse des risques plus spécifique des sites de stockage, il convient de citer ici les critères techniques qui doivent être pris en compte en amont, lors du choix du site : ces critères sont généralement basés sur des considérations de sécurité ou d‟impact environnemental, et sont le plus souvent propres à être déclinés selon des paramètres techniques décrivant le contexte du stockage – par exemple la perméabilité ou les propriétés mécaniques.
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6. Enfin, des critères spécifiques seront à considérer par rapport aux activités humaines et à l‟utilisation du milieu :
o D‟une part éviter toute intrusion ultérieure, en choisissant une zone assez profonde et dépourvue d‟intérêt en termes de ressources minérales
o D‟autre part, est-il possible de limiter la vulnérabilité en surface, par exemple en réglementant l‟occupation du sol ? si oui, sur quelle échelle de temps ?
Ces nombreuses interrogations font actuellement l‟objet d‟études par de nombreux acteurs, elles seront développées et approfondies dans un rapport ultérieur de l‟INERIS.
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Rapport complet :
http://www.ineris.fr/index.php?module=doc&action=getFile&id=4046
