Sécurité et risques liés au stockage de CO2 Résumé des présentations : GHGT-10 (Amsterdam, 19-23/09/10) IEA GHG Risk Assessment Network (Denver, 17-19/05/10) Séminaire Chaire CTSC mercredi 1er décembre 2010

Plan Initiatives émergentes Méthodes pour l’analyse de risque Applications pratiques Etude et modélisation des phénomènes Conclusions du réseau IEA GHG mercredi 1er décembre 2010

Initiatives IPAC-CO2 Entité à but non lucratif. Financement (CA$ 14M): Gouvernement fédéral canadien Gouvernement du Saskatchewan Royal Dutch Shell … 8 centres « régionaux » Revue indépendante des analyses de risque et plans de gestion des risques « Communauté de pratique » Accès à des bases de données Meilleures pratiques Simulations de réservoir haute performance www.ipac-co2.com mercredi 1er décembre 2010

Initiatives (2) National Risk Assessment Partnership (G. Guthrie, US DOE) LANL – LBNL – LLNL – NETL – PNNL 6 groupes de travail : intégrité des puits, intégrité des couvertures, protection des eaux souterraines, surveillance stratégique, performance du réservoir modélisation des risques 3 objectifs : estimation de la capacité à ±30% permanence à 99% du stockage analyse des risques quantitative mercredi 1er décembre 2010

Initiatives (2’) National Risk Assessment Partnership Sous-systèmes liés par des modèles intégrés : réservoir  relâchement/ transport  récepteurs et milieux impactés. Recherche de profils de risque dans le temps quantitatifs et spécifiques au site : prédiction de courbes pour des sites génériques idéalisés à l’aide de simulations ; identification d’approximations (proxies) pour les composants-clés (p.ex. lier le mouvement du CO2 dans un puits à la perméabilité du puits dans le temps) ; développement de bonnes pratiques pour l’établissement de profils de risque. mercredi 1er décembre 2010

Méthodes (1) J. Condor (IPAC-CO2) : Comparaison des méthodes et outils existants Evaluation : Matrices / Nœuds papillons / ALARP Analyse : quantitative / semi-quantitative / qualitative : FEP, VEF, RISQUE… Méthodes : construction de scénarios, identification d’incertitudes, évaluation du risque… Pas de méthode standard. Méthodes industrielles pas adaptées par manque de données statistiques Approche recommandée : Analyse FEP – construction de scénarios – modélisation des processus – évaluation des conséquences Méthodes quantitatives pas recommandées mercredi 1er décembre 2010

Méthodes (2) M. Carpenter (DNV) Evaluation précoce du risque et des incertitudes Système divisé en sous-systèmes (géographiques) Experts : SWIFT et hiérarchisation des risques Brainstorming et comparaison aux FEPs Quintessa 12 disciplines dans le panel d’experts Nécessité d’une bonne connaissance du projet Evaluation semi-qualitative des probabilités et conséquences  Matrice de risque Qualité et incertitude des barrières géologiques : adapté du Screening and Ranking Framework Mène à des recommandations pour le programme de caractérisation mercredi 1er décembre 2010

Méthodes (3) O. Bouc (BRGM) mercredi 1er décembre 2010

Applications pratiques (1) In Salah : K. Dodds (BP), C. Oldenburg (LBNL) RISQUE approach Direction de migration incorrecte au-delà de la limite acceptable pour un seul événement Certification Framework Risque dominé par la menace sur les aquifères d’eau potable dues aux puits et aux failles Migration latérale : risque négligeable (pas d’impacts) Assimilation des données opérationnelles Quantitative Risk Through Time (QRTT) Profil de risque évaluant la relation entre les mécanismes de risque et la dynamique du panache Les 3 techniques se complètent bien mercredi 1er décembre 2010

Applications pratiques (2) Weyburn : M. Stenhouse (INTERA), R. Chalaturnyk (Univ. Alberta) Evaluation initiale : performance Migration par la géosphère : déterministe (Eclipse) Migration par les puits : semi-stochastique Leçons : Moins d’emphase sur certains aspects (FEPs) Considérer les impacts environnementaux Métrique de la performance ; analyse de la valeur de la donnée Travaux en cours : analyse de risque complète Approche RISQUE : Confinement / efficacité / Biosphère  quelle matrice de conséquences ? Nœud-papillon : placer et quantifier les barrières Logique basée sur l’évidence, logique floue mercredi 1er décembre 2010

Applications pratiques (3) Barendrecht : R. van Eijs (TNO) Sélection des sites potentiels Identification des menaces et scénarios de fuite (brainstorming + comparaison FEPs) Etude détaillée de chacune de ces menaces Hiérarchisation semi-quantitative : nœuds-papillons Identification des mesures de réduction du risque Définition des critères d’acceptation avec les parties prenantes : « raisonnable » ? Synthèse des contraintes : registres et matrices Tierce-expertise du plan de maîtrise des risques Mise à jour de l’évaluation Communication Tous les risques jugés négligeables ! mercredi 1er décembre 2010

Applications pratiques (4) Decatur: K. Hnottavange-Telleen (Schlumberger) Analyse des risques qualitative sur la base de 80 FEPs 3 valeurs par FEP : limite supérieure, meilleure estimation de la gravité, probabilité de la gravité associée à cette meilleure estimation. Automatisation pour un classement des FEPs rapide Matrice des risques : 5 classes de probabilité, de gravité Hiérarchisation des FEPs, pas quantification Distinguer considérations techniques et perceptions Questionnaire d’auto-évaluation distribué au préalable pour distinguer des degrés d’expertise divers mercredi 1er décembre 2010

Etude et modélisation des phénomènes (1) Remontées de CO2 par des failles (K. Pruess, LBNL) Nouveau module TOUGH2 : ECO2M pour les mélanges CO2 – saumure, y.c. changement de phase 10 < T < 110°C ; P < 60 MPa Remontée par une faille depuis une accumulation secondaire Faibles différences avec travaux 2008 Débit constant = débit d’injection après un pic Remontée par une faille profonde Variation quasi périodique des débits et température Effets auto-colmatants / auto-stimulants Réactions géochimiques à incorporer mercredi 1er décembre 2010

Etude et modélisation des phénomènes (2) Augmentation de pression (J. Birkholzer, LBNL) Etude de sensibilité sur les facteurs gouvernant l’augmentation de pression à grande distance Système ouvert / semi-ouvert / fermé Exemple du bassin de San Joaquin Compartimenté. Modèle faillé / non-faillé 5Mt/an pendant 50 ans Pression au point d’injection / à 20km ; débit à l’affleurement Perméabilité (x 10), porosité (±30%), compressibilité de pore (x 5) Paramètres en champ proche influents (perméabilité) En champ éloigné également (perméabilité) mercredi 1er décembre 2010

Etude et modélisation des phénomènes (3) Sismicité induite (L. Myer, LBNL) Approche pour son évaluation: Revue des réglementations existantes et initiation du dialogue Evaluation de l’aléa simicité naturelle (modèle géologique 3D, évaluation de l’état des contraintes in situ) Evaluation du potentiel de sismicité induite : Modélisation géomécanique des contraintes et de la rupture. Déterministe ou probabiliste ? Communication publique : rendre disponible les données sismiques Surveillance microsismique Etablir des procédures de réaction aux événements. mercredi 1er décembre 2010

Etude et modélisation des phénomènes (4) Modélisation simplifiée (M. Celia, Princeton) Extension CO2 / pression ; remontées CO2 / saumure Echelles de temps / espace larges Intègrent des mécanismes à échelles spécifiques Définir les mécanismes à inclure en fonction de l’objectif : échelle ≤ échelle de l’objectif Utilisation de modèles hybrides pour développer des modèles grande échelle pratiques Incorporer des solutions analytiques à sous-échelle dans des modèles numériques mercredi 1er décembre 2010

Conclusions du réseau IEA GHG (1) Leçons et points récurrents Besoin d’évaluer l’adéquation des réglementations existantes / émergentes Communication : importance de générer de la confiance ; soigner la terminologie Comment définir des niveaux de risque acceptables ? Besoin de données de projets de démonstration pour améliorer la compréhension des profils de risque mercredi 1er décembre 2010

Conclusions du réseau IEA GHG (2) Lacunes Information plus détaillée sur les performances de la surveillance Interactions avec le réseau monitoring Impacts géochimiques et microbiologiques Déplacements de saumure Sismicité induite mercredi 1er décembre 2010

Conclusions du réseau IEA GHG (3) Recommandations Eviter les recouvrements entre différentes instances Travail nécessaire sur les indicateurs (« métriques ») Améliorer la comparaison entre projets : partage des connaissances et données Utiliser davantage les analogues pour comprendre les processus (en complément des modèles) Assurer la cohérence de la terminologie (partage d’un rapport IEA GHG dédié) Encourager la représentation des industriels dans ce réseau mercredi 1er décembre 2010