Dynamics of CO trapping by capillary effects for carbon sequestration : experimental and numerical microfluidics
La capture et le stockage du carbone (CSC) ont été proposés comme l une des solutions à la crise écologique actuelle. Cette technologie repose sur l injection de CO dans des réservoirs géologiques souterrains, tels que les aquifères salins ou les gisements d hydrocarbures épuisés, afin de limiter l...
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| 1. Verfasser: | |
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| Weitere Verfasser: | , , , , , , |
| Format: | Thèse numérique |
| Sprache: | Anglais Français |
| Veröffentlicht: |
2025.
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| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2025ORLE1066_va.pdf https://theses.fr/2025ORLE1049/abes https://theses.hal.science/tel-05577405 |
| Anmerkung: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU Partenaire(s) de recherche : ISTO - Institut des Sciences de la Terre d'Orléans (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Jean-Louis Rouet (Président du jury) ; Pietro de Anna, Michaël Berhanu, Suzie Protière, Henri Bertin (Membre(s) du jury) ; Pietro de Anna, Michaël Berhanu (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Dynamique du piégeage par capillarité pour le stockage géologique du CO :, microfluidique expérimentale et numérique |
| Zusammenfassung: | La capture et le stockage du carbone (CSC) ont été proposés comme l une des solutions à la crise écologique actuelle. Cette technologie repose sur l injection de CO dans des réservoirs géologiques souterrains, tels que les aquifères salins ou les gisements d hydrocarbures épuisés, afin de limiter l effet de serre. Cependant, le piégeage résiduel, l un des mécanismes responsables de la rétention du CO en profondeur, reste encore mal compris. Cette incertitude limite notre capacité à évaluer avec précision la quantité de carbone qui peut être stockée dans ces formations géologiques. Ce travail a pour objectif d étudier le piégeage résiduel afin de mieux prédire son impact sur le stockage du CO et d optimiser son efficacité. Pour cela, nous avons combiné des approches expérimentales et numériques pour analyser les écoulements diphasiques dans les milieux poreux. Nous avons introduit la microfluidique ainsi que le modèle du doublet de pores, ou pore doublet, afin de simplifier la description du milieu poreux. À l aide de ce modèle, nous avons montré que les films mouillants aux parois, qui apparaissent lors des écoulements diphasiques, peuvent influencer la stabilité de l invasion dans un doublet de pores. Nous avons également mis en évidence que l inertie, souvent négligée dans l étude des milieux poreux, a le potentiel de modifier le déplacement du front d'invasion lors du drainage. Enfin, nous avons proposé un protocole expérimental pour étudier comment la mouillabilité de la matrice poreuse est modifiée lors de la présence simultanée de saumure et de CO dans les formations géologiques. Nous pensons que ce travail contribue à améliorer la compréhension des écoulements diphasiques en milieu géologique. Carbon capture and storage (CCS) has been proposed as a promising solution to the current ecological crisis. This technology relies on the injection of CO into underground geological reservoirs, such as saline aquifers or depleted oil and gas fields, to mitigate the greenhouse effect. However, residual trapping one of the key mechanisms immobilizing CO underground remains poorly understood, creating uncertainty about the long-term storage capacity of geological formations. This work aims to improve our understanding of residual trapping in order to better predict its role in CO storage and to optimize its efficiency. To this end, we combine experimental and numerical approaches to study two-phase flow in porous media. Microfluidics and a pore-doublet model are introduced to simplify the description of pore-scale processes. Using this model, we show that wetting films arising during two-phase flow can significantly affect invasion stability, and that inertial effects, often neglected in porous media, may alter the dynamics of the drainage front. Finally, we propose an experimental protocol to investigate how the wettability of the porous matrix is modified in the simultaneous presence of brine and CO . Overall, this work contributes to a deeper understanding of two-phase flow in subsurface environments and provides new insights into the mechanisms controlling the long-term trapping of CO . |
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| Beschreibung: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU Partenaire(s) de recherche : ISTO - Institut des Sciences de la Terre d'Orléans (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Jean-Louis Rouet (Président du jury) ; Pietro de Anna, Michaël Berhanu, Suzie Protière, Henri Bertin (Membre(s) du jury) ; Pietro de Anna, Michaël Berhanu (Rapporteur(s)) |
| Format: | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |
| Zugangseinschränkungen: | Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 01 avril 2026 |