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Benchmark Couplex-Gaz Synthèse des résultats et enseignements

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Présentation au sujet: "Benchmark Couplex-Gaz Synthèse des résultats et enseignements"— Transcription de la présentation:

1 Benchmark Couplex-Gaz Synthèse des résultats et enseignements
Jean Talandier Andra

2 Couplex-Gaz Organisation et planning Couplex – Gaz regroupe 2 cas tests: Modélisation 2D d’une alvéole de déchets de Moyenne activité à vie longue début juin fin janvier 2007 workshop 4 et 5 avril 2007 Modélisation 3D d’une 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 L’exercice Couplex-Gaz est organisé par l’Andra en coopération avec MOMAS Proposer des cas de calcul concrets représentatifs des spécificités du stockage souterrain

3 Principaux objectifs de l’exercice Couplex-Gaz
Améliorer la confiance dans les outils de calcul utilisés pour évaluer l’impact 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 d’eau induits par les surpressions de gaz Identifier des équipes avec lesquelles l’Andra puisse travailler pour ses prochaines campagnes de simulations

4 Couplex-Gaz 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)

5 Couplex-Gaz 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 l’exercice Couplex (A. Bourgeat & Al, 2001) 8 participants Couplex1, 4 participants Couplex2)

6 Couplex-Gaz Cas 1 Fort contrastes de propriétés Perméabilité Porosité
Pression d’entrée de gaz Courbes de rétention capillaire et de perméabilité relative

7 Couplex-Gaz Cas 1 Pression de gaz dans la zone colis Fin de l’injection de gaz Première phase d’injection de gaz

8 Quelques indicateurs…
Couplex-Gaz Cas 1 Quelques indicateurs… Pression de gaz maximum Saturation en eau dans la zone colis Pression de gaz à 500 ans Pression de gaz à ans CEA 6.2 8.1 Colenco 5.2 EDF 5.4 6.7 GRS IRSN 4.5 7 Socotec 5.6 ULG 5.5 6.9 Temps d’atteinte Sw=99% Temps d’atteinte Sw=99.8% CEA 52 000 Colenco (extrapolation) EDF 58 000 60 000 GRS 66 000 70 000 Intera (extrapolation) Socotec 86 000 87 000 ULG 89 000 90 000

9 Phase de production de gaz
Couplex-Gaz Cas 1 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 = ans Pg Sw Colenco 6.2 0.17 EDF 6.7 0.15 GRS 0.2 Socotec 7 0.13 ULG 6.9 t = ans Pg Sw Colenco 4.64 0.71 EDF 4.36 0.74 GRS 4.65 0.58 Socotec 0.35 ULG 4.67 0.36

10 La saturation en eau est inférieure à 99% dans l’argilite saine
Couplex-Gaz Cas 1 La saturation en eau est inférieure à 99% dans l’argilite saine Forte dépendance vis à vis du modèle utilisé Pression de gaz dans le Cox Saturation en eau dans le Cox Partie de la courbe utilisée

11 Couplex-Gaz Cas 1 Stratégies de maillage Nombre de mailles

12 Couplex-Gaz – Cas 2 Modélisation 3D d’une zone de stockage

13 Couplex-Gaz – Cas 2 galeries Alvéoles Scellements Cox Motif retenu pour le benchmark

14 Pression de gaz (MPa) à 4500 ans
Couplex-Gaz – Cas 2 Pression de gaz maximale dans le domaine Temps de resaturation Pression de gaz (MPa) à 4500 ans Colenco 7.3 EDF 8 GRS 7.7 Temps d’atteinte Sw=99% Colenco 39 000 EDF 60 000 GRS 45 000 Evolution de la saturation en eau dans la galerie

15 Saturation en gaz dans la galerie d’accès (coupe verticale - EDF)
Couplex-Gaz – Cas 2 Saturation en gaz dans la galerie d’accès (coupe verticale - EDF) t =0 GRS t =1000 ans Resaturation par la galerie : Forte influence de la condition à la limite Sw=1 sur le scellement

16 Méthode de discrétisation
Couplex-Gaz – Cas 2 Choix pour le calcul Nombre de mailles Temps de calcul Colenco (16 processeurs) 6h 42mn GRS 15h 50 mn EDF 5 jours Code Méthode de discrétisation Colenco Tough2_MP/eos5 VF EDF Code_Aster EF GRS Tough2/eos7

17 Epaisseur de la couche géologique
Couplex-Gaz – Cas 2 Objectif: Proposer des solutions pour alléger le calcul 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 Epaisseur de la couche géologique ~130m 6m

18 Evaluation de la pression de gaz dans la galerie
Couplex-Gaz – Cas 2 Evaluation de la pression de gaz dans la galerie GRS Nombre d’éléments Pression de gaz Max Mpa 7821 6.25 2133 6.92 1097 6.69 456 6.78

19 Conclusion et enseignements
Bon niveau de mobilisation avec 10 équipes impliquées, issues de 5 pays différents Résultats intéressants sur l’ensemble 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 d’accroitre 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 l’équilibre 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 Le temps total de simulation n’est pas le même
Temps de calcul Le temps total de simulation n’est pas le même Pour chaque simulation (50000 1 million années) Nombre d’éléments dans le maillage Difficultés de convergence au début de simulation et quand le domaine est proche de la saturation totale à la fin de la simulation

21 Equilibration phase 0 ~300 years
Water saturation in concrete Initial conditions Pw and Sw Water pressure at 250 years

22 Discretisation methods
Equipes et codes de calcul Group Code Cas 1a Cas 1b Discretisation methods CEA Cast3M x FVE MPFA COLENCO Tough2_MP/eos5 IFD EDF Code_Aster FE GRS Tough2/eos7 INTERA Tough2/eos5 & Tmvoc SOCOTEC ULG Lagamine


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