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ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Benchmark Couplex-Gaz Synthèse des résultats et enseignements Jean.

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1 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Benchmark Couplex-Gaz Synthèse des résultats et enseignements Jean Talandier Andra

2 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Couplex – Gaz regroupe 2 cas tests: - Modélisation 2D dune alvéole de déchets de Moyenne activité à vie longue début juin fin janvier 2007 workshop 4 et 5 avril Modélisation 3D dune zone de stockage de déchets vitrifiés début avril 2007 – fin février 2008 Comité scientifique composé de : Andro Mikelic, Paul Marschall, Olivier Pironneau, Michel Vauclin, Jacques Wendling Lexercice Couplex-Gaz est organisé par lAndra en coopération avec MOMAS Couplex-Gaz Proposer des cas de calcul concrets représentatifs des spécificités du stockage souterrain Organisation et planning

3 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Principaux objectifs de lexercice Couplex-Gaz Améliorer la confiance dans les outils de calcul utilisés pour évaluer limpact des gaz sur le stockage Identifier les difficultés numériques associées à la simulations des écoulements biphasiques en milieux poreux dans le contexte du stockage Mettre en lumière de nouvelles méthodes numériques et de nouveaux outils Comment estimer paramètres critiques : La pression maximale de gaz, la saturation autour des colis et les flux deau induits par les surpressions de gaz Identifier des équipes avec lesquelles lAndra puisse travailler pour ses prochaines campagnes de simulations Couplex-Gaz

4 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Participants pour Couplex-Gaz 1 CEA (F. Caro) Colenco (A. Pollers, J. Croisé) ECN/Université de Toulon (M. Saad, C. Galusinsky) EDF (S. Granet, C. Chavant) GRS (V. Javeri) Intera (R. Senger) IRSN/Université de Pau (B. Amaziane, M. Dymitrowska, M. El Ossmani, C. Serres) Socotec (L.-V. Benet) Université de Liège (R. Charlier, F. Collin, P. Gerard, J.P. Radu) Couplex-Gaz

5 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Participants pour Couplex-Gaz 2 Colenco/LBL (J. Croisé, K. Zhang) EDF (S. Granet, M. Ben-Sekkou, C. Chavant) GRS (V. Javeri) De 9 participants pour le premier test (2D) à 3 participants pour le second (3D) (Comparaison avec lexercice Couplex (A. Bourgeat & Al, 2001) 8 participants Couplex1, 4 participants Couplex2) Couplex-Gaz

6 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Fort contrastes de propriétés Perméabilité Porosité Pression dentrée de gaz Courbes de rétention capillaire et de perméabilité relative Couplex-Gaz Cas 1

7 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Fin de linjection de gaz Pression de gaz dans la zone colis Première phase dinjection de gaz Couplex-Gaz Cas 1

8 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Pression de gaz à 500 ans Pression de gaz à ans CEA Colenco EDF GRS IRSN4.57 Socotec5.67 ULG Quelques indicateurs… Pression de gaz maximum Saturation en eau dans la zone colis Temps datteinte Sw=99% Temps datteinte Sw=99.8% CEA Colenco (extrapolation) EDF GRS Intera (extrapolation) Socotec ULG Couplex-Gaz Cas 1

9 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Phase de production de gaz Bonne cohérence sur la pression et sur la saturation en eau Phase de resaturation de la zone colis Bonne concordance de la pression de gaz La saturation en eau est difficile à évaluer durant cette phase t = ansPgSw Colenco EDF GRS Socotec ULG t = ansPgSw Colenco EDF GRS Socotec70.13 ULG Couplex-Gaz Cas 1

10 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Pression de gaz dans le Cox Saturation en eau dans le Cox La saturation en eau est inférieure à 99% dans largilite saine Forte dépendance vis à vis du modèle utilisé Partie de la courbe utilisée Couplex-Gaz Cas 1

11 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Stratégies de maillage Nombre de mailles Couplex-Gaz Cas 1

12 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Couplex-Gaz – Cas 2 Modélisation 3D dune zone de stockage

13 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 galeries Alvéoles Scellements Cox Motif retenu pour le benchmark Couplex-Gaz – Cas 2

14 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Pression de gaz (MPa) à 4500 ans Colenco7.3 EDF8 GRS7.7 Temps datteinte Sw=99% Colenco EDF GRS Pression de gaz maximale dans le domaineTemps de resaturation Evolution de la saturation en eau dans la galerie Couplex-Gaz – Cas 2

15 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Couplex-Gaz – Cas 2 GRS Saturation en gaz dans la galerie daccès (coupe verticale - EDF) t =0 t =1000 ans Resaturation par la galerie : Forte influence de la condition à la limite S w =1 sur le scellement

16 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Couplex-Gaz – Cas 2 Choix pour le calcul Nombre de mailles Colenco (16 processeurs) 6h 42mn GRS15h 50 mn EDF5 jours Temps de calcul CodeMéthode de discrétisation ColencoTough2_MP/eos5VF EDFCode_AsterEF GRSTough2/eos7VF

17 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Couplex-Gaz – Cas 2 Stratégies proposées Colenco : Calcul parallèle et décomposition de domaine Utilisation du code de calcul Tough2-MP (K. Zhang, Y. Wu and K. Pruess, Earth Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory) (METIS + AZTEC + MPI ) GRS : Réduction du nombre de mailles / Réduction du domaine de calcul en fonction des indicateurs attendus Objectif: Proposer des solutions pour alléger le calcul Epaisseur de la couche géologique ~130m 6m

18 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Evaluation de la pression de gaz dans la galerie Couplex-Gaz – Cas 2 Nombre déléments Pression de gaz Max Mpa GRS

19 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Conclusion et enseignements Bon niveau de mobilisation avec 10 équipes impliquées, issues de 5 pays différents Résultats intéressants sur lensemble des modélisations proposées avec notament une large variété de choix de méthodes de résolution Résultats concordants pendant les phases de production de gaz les plus intenses permet daccroitre la confiance sur certains indicateurs (ex: pression de gaz) et sur le comportement global du système Difficultés pour modéliser la phase de resaturation (atteinte de léquilibre hydraulique) une certaine dispersion des résultats pour cette phase Difficulté à motiver les équipes sur des benchmarks 3D Quelques voies de progrès… Homogénéisation du terme de source de gaz Simulation à plus grande échelle

20 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Temps de calcul Nombre déléments dans le maillage Le temps total de simulation nest pas le même Pour chaque simulation ( million années) Difficultés de convergence au début de simulation et quand le domaine est proche de la saturation totale à la fin de la simulation

21 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 Equilibration phase 0 ~300 years Water saturation in concreteInitial conditions Pw and Sw Water pressure at 250 years

22 ANDRA © ANDRA – Direction ScientifiqueMOMAS – Journées Multiphasiques- septembre 2008 GroupCodeCas 1aCas 1bDiscretisation methods CEACast3Mxx FVE MPFA COLENCOTough2_MP/eos5xxIFD EDFCode_AsterxxFE GRSTough2/eos7xIFD INTERATough2/eos5 & Tmvoc xxIFD SOCOTECCast3MxxFE ULGLagaminexxFE Equipes et codes de calcul


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