5.2.1. Implantation du stockage
L’exploitant basera son choix sur les critères principaux suivants : - La formation* hôte :
o ne contient pas de ressource exploitable en eau dans le périmètre du stockage ;
o est située à une profondeur telle que le CO2 injecté est dense (en général, plus de 750 m de profondeur) ;
o présente une épaisseur importante (plusieurs dizaines de mètres) ; o offre une perméabilité* et une porosité* satisfaisantes (à titre de valeurs
indicatives : porosité supérieure à 10 %, perméabilité d'au moins quelques dizaines de millidarcys – soit quelques 10-14 m²) ;
- La couverture :
o est continue latéralement sur toute l’étendue de la roche-hôte ; o présente une épaisseur importante (plusieurs dizaines de mètres) ;
o est caractérisée par une faible perméabilité (typiquement inférieure au microdarcy, 10-18m²) et une capacité de scellement capillaire*
suffisante ;
o est initialement faiblement fracturée ;
- il n’existe pas de ressource souterraine exceptionnelle.
La couverture doit faire l’objet d’une caractérisation soignée, en particulier concernant ses propriétés mécaniques et pétrophysiques. La continuité à l'échelle du complexe de stockage des propriétés mesurées localement doit faire l'objet d'une argumentation soignée.
Dans la mesure du possible, l’exploitant privilégiera une implantation raisonnablement éloignée des zones vulnérables : villes et espaces naturels protégés. Une topographie fortement vallonnée constitue également un facteur défavorable.
5.2.2. Qualité du flux de CO2 injecté
L’exploitant cherchera à minimiser, dans des conditions économiques acceptables, la teneur en substances annexes dans le flux de CO2 :
- substances présentant des effets toxiques pour l’homme et l’environnement, même à faible concentration (ex. H2S) ;
- ou substances susceptibles d’induire des réactions chimiques importantes au contact de la couverture, de la roche-hôte, des matériaux des composants de transport et d’injection (aciers et ciments des puits).
Il visera en général des taux de substances annexes ne dépassant pas 5%.
Les impacts des substances annexes injectées avec le CO2, mais aussi des substances éventuellement mobilisées dans le milieu géologique, seront examinés avec les effets du CO2 lui-même au cours de l’étude des scénarios de fuite.
5.2.3. Pression maximale
La pression maximale dans la formation réservoir doit être choisie en tenant compte notamment de l’épaisseur et des caractéristiques hydrauliques et mécaniques de la couverture. Elle doit garantir, avec des marges de sécurité confortables, que la pression à la base de la couverture :
- reste inférieure à la pression capillaire d’entrée du CO2 dans la couverture ; - ne génère pas de variations de contraintes dans la couverture susceptibles
d’approcher son critère de rupture.
Cette démonstration fait appel à une étude géomécanique spécifique des conditions de rupture de la couverture, en traction ou en cisaillement.
Si le réservoir hôte est inséré dans une unité hydraulique* « fermée », des surpressions notables seront susceptibles de se propager en dehors du complexe.
Dans ce cas, on accordera une grande importance à la dynamique de relaxation des pressions après l'arrêt de l'injection. Sauf conditions géologiques très particulières, et anticipées, il faudra que la relaxation des pressions soit très nettement engagée durant la période de fermeture du stockage, avec un bon accord entre modélisation et observations, faute de quoi le transfert à l'administration ne sera pas envisageable.
5.2.4. Puits Le choix :
- de l’implantation et de l’éventuelle déviation ; - de l’architecture ;
- de la qualité des matériaux ; - des techniques de la cimentation ;
pour la construction et le bouchage des puits dédiés au stockage géologique de CO2
cherche à obtenir un haut niveau de sécurité, au moins équivalent à celui observé dans l’exploitation et le stockage d’hydrocarbures. La réalisation des puits se conformera à l’état de l’art. Il est recommandé que les puits susceptibles d’éruption soient équipés d’une vanne automatique de subsurface à sécurité positive, ou tout autre dispositif présentant une sécurité équivalente.
Les puits existants et atteignant la formation réservoir, dans l’emprise du complexe de stockage et dans une zone périphérique représentative d’une marge de sécurité, feront tous l’objet d’un diagnostic individuel et d’un plan de gestion spécifique, pouvant aller jusqu’à leur reconditionnement*.
5.2.5. Dispositifs de surveillance
Le plan de surveillance poursuit plusieurs objectifs, notamment la comparaison des comportements réel et simulé du CO2 dans le site de stockage, la détection des irrégularités et des fuites ainsi que de leurs impacts. De ce fait, il combine nécessairement plusieurs méthodes. Les conditions de mise en œuvre et la performance des dispositifs de surveillance seront justifiées, en termes de sensibilité de détection, résolution spatiale et temporelle. L’état initial du site de stockage et de son environnement sera soigneusement caractérisé par l’acquisition de lignes de base*, s’étendant sur une durée suffisante préalablement au début des opérations, sur l’emprise du complexe de stockage et dans une zone périphérique représentative d’une marge de sécurité.
L’un des rôles majeurs du programme de surveillance consiste en la détection précoce de fuites. A cet effet, la présence d’un aquifère de contrôle* au-dessus du complexe de stockage est recommandée.
Il est conseillé d’inclure, sans que la liste ne soit exhaustive, dans le plan de surveillance :
- Le suivi continu de tout ce qui concerne l’injection : pression, débit, température, composition du flux injecté ;
- Le suivi de la pression : o dans le réservoir ;
o au sein de l'unité hydraulique*, dans le périmètre où une perturbation de la pression est anticipée, dans la mesure où les données sont accessibles.
o dans l’éventuel aquifère de contrôle ;
o dans les aquifères d’eau potable situés à l’aplomb du complexe de stockage.
- Le suivi de l’extension (latérale et verticale) du panache* par une (ou plusieurs) méthode(s) géophysique ;
- Le suivi continu de la sismicité induite ;
- Le contrôle de l’intégrité* des puits d’injection et d’observation, par le suivi de la pression annulaire et des programmes de diagraphies* ;
- Le suivi de la qualité des eaux et de la teneur en CO2 dans les aquifères
vulnérables ainsi que dans l’éventuel aquifère de contrôle ;
- Le suivi régulier en surface (respectivement au niveau des fonds marins), en conditions normales, des flux et teneurs atmosphériques (respectivement teneurs dans l’eau) en CO2, gaz traceurs, et substances annexes, en particulier en tête des puits d’injection (et de production d’eau), à l’aplomb des installations d’injection, au niveau des zones identifiées comme des voies potentielles de transfert des fluides (failles par exemple). Un suivi particulier devra être mis en place à proximité des zones vulnérables à des fuites (zones habitées ou écologiquement sensibles) ; - Un suivi périodique de la faune et la flore autour du site de stockage, par
l’intermédiaire de quelques espèces choisies comme indicateurs.
5.2.6. Phénomènes particuliers à considérer
Parmi les études à conduire pour analyser les différents scénarios de risque*, il est en particulier nécessaire d’examiner :
- Le comportement chimique et mécanique de la couverture et le maintien de son intégrité* ;
- La tenue mécanique et chimique des puits à long terme ;
- Le comportement des failles présentes dans le voisinage du site d’injection en réponse à l’augmentation de pression, en tenant compte d’éventuels effets thermiques ;
- La tenue mécanique des puits et de la couverture en réponse à un séisme, à partir d’un spectre de réponse* correspondant à la sismicité naturelle de la zone où se situe le stockage et aux échelles de temps où subsistera une phase* CO2 ;
- La propagation de pression dans l’unité hydraulique et les conséquences qu’elle peut engendrer, même à grande distance de l’injection : déplacement de saumure*
vers des zones vulnérables, perturbation des écoulements…