Academic literature on the topic 'Quantification des fuites'

La présence d’écoulements de fuite ou de passage dans des organes de robinetterie industrielle conduit à des risques de sûreté des installations, de sécurité pour les personnes, de contamination de l’environnement ou de perte financière. Actuellement, la mesure des émissions acoustiques (EA) sur la surface extérieure de l’organe à diagnostiquer est un indicateur de la présence d’un écoulement interne. En effet, un jet, ou une fuite, produit des émissions acoustiques qui se propagent à la surface de la robinetterie. Les émissions acoustiques dépendent de plusieurs paramètres caractérisant la robinetterie (tels que la matière ou la géométrie) et le fluide (par exemple, la pression ou la température). Ainsi, des méthodes de diagnostic permettent de détecter l’inétanchéité d’un organe mais il n’existe actuellement pas de modèle physique permettant de quantifier les fuites. Pour répondre à cette problématique, nous avons mis en place une installation expérimentale permettant de simuler des fuites d’eau à des pressions allant jusqu’à 50 bar. L’installation se veut semi-industrielle avec des conduits amonts et avals de quatre pouces (10,16 cm) et des brides de test (où sont percés les orifices de fuite) de six pouces (15,24 cm). Deux orifices de fuite cylindriques (diamètres de 0,57 et 0,72 mm) et décentrés (affleurant la surface interne) ont été étudiés. Les émissions acoustiques ont été mesurées à l’aide d’un capteur piézoélectrique large bande (avec une plage de fonctionnement allant de 150 à 950 kHz) et d’une instrumentation ad hoc. Les niveaux acoustiques obtenus ont ensuite été corrélés aux paramètres de l’écoulement (pression, température et débit). Ces premières données nous permettront, à terme, de valider un modèle analytique ou numérique que nous déploierons sur les centres nucléaires de production d’électricité lors de nos mesures ponctuelles ou en continu (monitoring).

Les fuites au travers des ouvrages hydrauliques en remblai sont les signes précurseurs d'un dysfonctionnementdu dispositif d'étanchéité de l'ouvrage pouvant entraîner leur rupture. La détectionprécoce des fuites et leur quanti_cation est donc primordiale.Les méthodes géophysiques et thermométriques à grand rendement apportent des éléments deréponse pour la détection des fuites, le long des ouvrages à long linéaire, mais l'estimation de leurvitesse, nécessaire à l'évaluation de la dangerosité des fuites, n'est pas encore satisfaisante.Cette étude porte sur la détection et quanti_cation des fuites à travers les ouvrages hydrauliquesen remblai soumis à une charge d'eau permanente. Les méthodes proposées exploitent des mesures detempératures naturelles du sol à l'aide de _bres optiques placées sous le talus amont ou aval.Deux modèles de quanti_cation ont été développés et testés sur les données d'un site expérimentalcontrôlé et d'un site réel. Les résultats obtenus concordent avec les mesures de vitesse e_ectuées surles deux sites.

La méthode du potentiel spontané est l'une des seules méthodes géophysiques (avec les mesures de température) à être directement sensible aux écoulements en milieu poreux. En effet, un écoulement de fluide en milieu poreux génère un champ électrique qu'il est possible de mesurer en surface (on parle de phénomène électrocinétique). L'objectif de ce travail de thèse est de montrer l'intérêt et l'utilité de cette méthode dans la détection des fuites ainsi que dans l'estimation des débits de fuite au sein des ouvrages hydrauliques que constituent les digues et les barrages. La simplicité de mise en oeuvre de cette méthode permet une investigation rapide des ouvrages hydrauliques et un diagnostic direct de la présence de fuites. Le travail présenté ici met en application cette méthode de potentiel spontané, aussi bien sur des ouvrages longs (les digues) que sur des ouvrages plus petits en termes d'extension horizontale (les barrages). Dans le cadre de ce travail, différentes investigations ont été réalisées, et de nouvelles techniques ont été développées, basées sur le principe de la mesure de potentiel électrique issu du phénomène électrocinétique, ont été développées dans le but de faciliter la détection, la quantification de zones de fuites éventuelles, ainsi que le rendement des mesures. Nous avons pu, par ailleurs, estimer le débit de fuite d'une digue en terre par méthode inverse à l'aide d'un couplage entre informations sur le potentiel spontané (cartographie) et sur la résistivité électrique (coupe). Le développement de la méthode inverse pour les digues s'est finalisé par l'élaboration d'un système d'inversion automatisé des signaux de potentiel spontané. Les résultats obtenus au cours de cette thèse permettent de valider l'intérêt de la méthode de potentiel spontané pour la localisation et de la détection des zones d'écoulements préférentiels dans les digues et les barrages.

Les valves cardiaques, permettant à notre cœur de fonctionner comme une pompe rythmée alternant écoulement et étanchéité parfaite entre les différentes cavités, peuvent être cibles de maladies induisant des fuites néfastes pour le cœur. L'évaluation des fuites valvulaires, actuellement réalisée par échocardiographie en routine clinique, peut être peu précise dans le cas de jets régurgitants complexes ou excentrées. L'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) peut alors être sollicitée par les échographistes, notamment l'IRM de flux 4D qui permet de visualiser les vitesses dans le volume cardiaque selon les 3 dimensions de l'espace, pour faire face à leur difficulté récurrente à imager les fuites valvulaires complexes et à prendre une décision chirurgicale.Ces données de flux 4D d'une grande richesse nous permettent de reconstruire une visualisation en 3D et au cours du cycle cardiaque de l'écoulement du sang dans les cavités cardiaques et les vaisseaux ainsi que de mesurer des indices quantitatifs de l'hémodynamique, tels que la vitesse, le débit ou des paramètres plus avancés tels que les gradients de pression. De plus, elles sont acquises conjointement avec les images ciné anatomiques au cours d'un même examen d'IRM.Cette thèse a pour objectif de mettre au point des méthodes de traitement d'images IRM 2D et 4D pour extraire des indices quantitatifs de la régurgitation mitrale. Ainsi, nous avons calculé divers paramètres à partir des images de flux 4D : 1) la surface et le volume de la fuite, 2) la distribution des vitesses et l'orientation du jet principal et fuyant pour identifier les potentiels points d'impact où des contraintes mécaniques pourraient être exercées sur le myocarde, 3) une cartographie des gradients de pression dans l'oreillette gauche, au voisinage de la fuite ainsi que, 4) la persistance temporelle des vortex (tourbillons) créés par le jet fuyant. Ces données d'écoulement sont estimées de pair avec des paramètres de fonction et de géométrie tels que la déformation myocardique et l'angulation atrio-ventriculaire, dérivés à partir des images ciné IRM, puis confrontés aux mesures échocardiographiques ainsi qu'à la capacité d'effort des patients
The heart valves, which enable our heart to behave like a pump alternating flow exchange along with perfect sealing between the different chambers, can be targeted by disease inducing regurgitation, which can at its turn be deleterious to the heart. Regurgitation assessment, currently achieved using echocardiography in clinical routine, can be inaccurate in case of complex or eccentric regurgitant jets. In such cases, patients can be referred to Magnetic Resonance Imaging (MRI) to help for patient management and surgical decision making. Among contributive MRI sequences, 4D flow MRI, which enables visualizing the velocities in the cardiac volume according to the 3 space directions and during the entire cardiac cycle, can help in estimating both straightforward indices such as velocities as well as advanced hemodynamic indices such as pressure gradients. Of note, such 4D flow data are acquired with relevant anatomical cine images within the same exam.This thesis aims to develop dedicated methods to process both 2D and 4D MRI images and extract quantitative indices of mitral regurgitation. In such context, we sought to calculate quantitative MRI indices such as: : 1) the surface and the volume of the regurgitant jet, 2) velocities distribution and the orientation of the main and regurgitant jet to potentially identify the area of flow impact where mechanical stresses might be exerted on the myocardium, 3) a pressure gradients map within the left atrium in the areas surrounding the regurgitant jet, and 4) the temporal persistence of vortices created by the regurgitant jet.These flow data were estimated in conjunction with functional and geometric parameters such as myocardial deformation and atrioventricular angulation, derived from cine MRI images and then compared with echocardiographic measurements as well as with patient exercise capacity

Les algorithmes cryptographiques jouent un rôle prédominant pour établir une connectivité sécurisée dans notre société numérique actuelle. Ces calculs traitent des informations sensibles telles que des clés de chiffrement, qui sont généralement très exposées lors de la manipulation, ce qui représente une menace énorme pour la sécurité des informations sensibles dans les composants cryptographiques et l'ensemble des systèmes connectés. Dans le domaine de la sécurité des systèmes embarqués, l'analyse des canaux auxiliaires est l'une des techniques les plus puissantes contre les implémentations cryptographiques. Le sujet principal de cette thèse concerne la sécurité mesurable des canaux auxiliaires des implémentations cryptographiques, en particulier en présence de masquage aléatoire. Globalement, cette thèse se compose de deux sujets. L'un est la quantification des fuites de la forme la plus générale de masquage équipé des codes linéaires, dit masquage à base de code ; l'autre est l'exploration de l'application de mesures d'information plus génériques dans un contexte d'analyse de canaux auxiliaires. Pour ce qui concerne le premier sujet, nous proposons un cadre théorique de codage unifié pour mesurer la fuite d'informations dans le masquage basé sur les codes. Plus précisément, notre cadre établit des connexions formelles entre les propriétés de codage et les métriques de fuite dans l'analyse des canaux auxiliaires. Ces connexions formelles nous permettent de faire avancer l'évaluation quantitative sur la façon dont les codes linéaires peuvent affecter la sécurité concrète de tous les schémas de masquage basés sur les codes. Notre formalisation est finalement vérifiée par une évaluation basée sur les attaques, où les attaques utilisent des distingueurs basés sur le maximum de vraisemblance et donc optimales. Concernant le deuxième sujet, nous proposons d'utiliser une mesure plus générale du point de vue de la théorie de l'information, à savoir l’information alpha (alpha-information) d'ordre alpha. La nouvelle mesure donne également la limite supérieure du taux de succès et la limite inférieure du nombre de mesures. Ce qui est remarquable, c'est qu'avec des choix appropriés de alpha, l'information alpha fournit des bornes très proches de la réalité; en particulier, lorsque alpha tend vers l'infini (positif), les limites seront exactes. En fait, les distingueurs basés sur le maximum de vraisemblance convergeront vers les limites. Par conséquent, nous démontrons comment les deux mondes, à savoir les mesures du point de vue de la théorie de l'information (limites) et les attaques par canaux auxiliaires basées sur le maximum de vraisemblance, sont parfaitement connectés dans l'analyse par canaux auxiliaires. En résumé, notre étude dans cette thèse fait avancer l'évaluation et la consolidation de la sécurité des canaux auxiliaires des implémentations cryptographiques. Du point de vue de la protection, nous fournissons un guide des meilleures pratiques pour l’application du masquage basé sur le code. Du point de vue de l'évaluation, l'application de l'alpha-information permet aux évaluateurs et concepteurs (développeurs) d'avoir une estimation plus précise (voire exacte) du niveau de sécurité concret des canaux auxiliaires émanant de leurs puces cryptographiques
Cryptographic algorithms are nowadays prevalent in establishing secure connectivity in our digital society. Such computations handle sensitive information like encryption keys, which are usually very exposed during manipulation, resulting in a huge threat to the security of the sensitive information concealed in cryptographic components. In the field of embedded systems security, side-channel analysis is one of the most powerful techniques against cryptographic implementations. The main subject of this thesis is the measurable side-channel security of cryptographic implementations, particularly in the presence of random masking. Overall, this thesis consists of two topics. One is the leakage quantification of the most general form of masking equipped with the linear codes, so-called code-based masking; the other one is exploration of applying more generic information measures in a context of side-channel analysis. Two topics are inherently connected to each other in assessing and enhancing the practical security of cryptographic implementations .Regarding the former, we propose a unified coding-theoretic framework for measuring the information leakage in code-based masking. Specifically, our framework builds formal connections between coding properties and leakage metrics in side-channel analysis. Those formal connections enable us to push forward the quantitative evaluation on how the linear codes can affect the concrete security of all code-based masking schemes. Moreover, relying on our framework, we consolidate code-based masking by providing the optimal linear codes in the sense of maximizing the side-channel resistance of the corresponding masking scheme. Our framework is finally verified by attack-based evaluation, where the attacks utilize maximum-likelihood based distinguishers and are therefore optimal. Regarding the latter, we present a full spectrum of application of alpha-information, a generalization of (Shannon) mutual information, for assessing side-channel security. In this thesis, we propose to utilize a more general information-theoretic measure, namely alpha-information (alpha-information) of order alpha. The new measure also gives the upper bound on success rate and the lower bound on the number of measurements. More importantly, with proper choices of alpha, alpha-information provides very tight bounds, in particular, when alpha approaches to positive infinity, the bounds will be exact. As a matter of fact, maximum-likelihood based distinguishers will converge to the bounds. Therefore, we demonstrate how the two world, information-theoretic measures (bounds) and maximum-likelihood based side-channel attacks, are seamlessly connected in side-channel analysis .In summary, our study in this thesis pushes forward the evaluation and consolidation of side-channel security of cryptographic implementations. From a protection perspective, we provide a best-practice guideline for the application of code-based masking. From an evaluation perspective, the application of alpha-information enables practical evaluators and designers to have a more accurate (or even exact) estimation of concrete side-channel security level of their cryptographic chips

Ce travail traite d'une nouvelle technique capable de mesurer de très faibles quantités de tritium à l'intérieur de fûts contenant des déchets radioactifs. Cette méthode indirecte repose sur la mesure du produit de décroissance, 3He, et nécessite d'étudier son comportement dans le fût. Notre modèle considère que 3He est totalement disponible et fuit au niveau du joint polymère du fût selon deux processus distincts: perméation et écoulement laminaire. Les simulations numériques montrent qu'un état pseudo-stationnaire s'établit. La fuite 3He du fût correspond alors à l'activité tritium interne mais présente toutefois des pics d'écoulement quand les variations de la pression atmosphérique induisent une surpression du fût. Le confinement d'un fût dans une enceinte étanche permet néanmoins de quantifier sa fuite 3He, ce qui constitue la mesure non intrusive de son activité, validée empiriquement sur des modèles réduits simulant un fût et son enceinte. Le confinement des fûts a été optimisé afin de rendre reproductible la mesure de leur fuite 3He. Les échantillons gazeux prélevés dans l'enceinte sont purifiés par adsorption sélective sur charbons actifs à 77 K, afin d'éliminer le tritium et d'enrichir l'échantillon en 3He. Ils sont ensuite mesurés à l'aide d'un détecteur de fuite utilisant la spectrométrie de masse. L'adaptation de l'acquisition du signal de l'appareil et l'optimisation des paramètres de l'analyse ont permis d'atteindre la stabilité des étalonnages externes, à l'aide des gaz de référence, avec une limite de détection 3He de 0,05 ppb. Des confinements répétés de fûts étalons ont montré la fiabilité de cette méthode. La mesure non-intrusive de l'activité tritium d'un fût de 200 L est précise à 15% avec une limite de détection proche de 1 GBq après 24 h de confinement. Ces performances ont conduit à la définition d'une chaîne de mesure automatisée, pour la mesure systématique de l'activité tritium de tous les fûts de déchets entreposés.

Le réchauffement climatique est lié aux augmentations des concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère terrestre et en particulier aux émissions anthropiques de CO2. La séquestration géologique a la capacité et la longévité potentielles pour diminuer de façon significative les émissions anthropiques de CO2. Cette séquestration à grande profondeur induit des risques de fuite des réservoirs géologiques. Parmi les scénarios de fuite envisagés, celui d'une fuite diffuse est le plus inquiétant puisque sans surveillance, cette fuite pourrait perdurer et entrainer des séquelles sur l'environnement ainsi que des risques pour les populations. Des outils et protocoles de surveillance doivent donc être mis au point pour la surveillance en proche surface. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de cette problématique. Il a pour objectif la caractérisation, la quantification et la modélisation du transport et des interactions du CO2 dans une zone non saturée carbonatée. Ce travail a suivi une approche expérimentale sur un site pilote naturel à Saint-Emilion (Gironde, France), avec la réalisation de fuites diffuses en ZNS carbonatée. Cette étude aborde plusieurs thématiques: la description et l'instrumentation du site pilote naturel ; la caractérisation physico-chimique de l'hétérogénéité du réservoir carbonaté ; l'étude du fonctionnement naturel de la ZNS carbonatée et en particulier la mise en place d'une ligne de base des concentrations en CO2 ; la caractérisation de l'extension des panaches de gaz suite à des expériences de fuite diffuse dans la ZNS carbonatée et l'étude par simulation numérique des interactions gaz-eau-roche lors d'une fuite diffuse de CO2 dans une ZNS carbonatée. Les résultats de ces travaux montrent l'importance de la caractérisation de l'hétérogénéité du réservoir carbonaté ainsi que des techniques d'échantillonnage et d'analyse des différentes phases en présence. L'établissement de la ligne de base a une importance particulière pour permettre de distinguer les variations naturelles de celles induites par une fuite diffuse de CO2 dans la ZNS carbonatée. Les modes de transport du CO2 vont évoluer en fonction des paramètres physico-chimiques. Ce transport se fait par advection et/ou par diffusion. L'utilisation de gaz inertes au niveau du site de séquestration géologique est très importante puisque la détection de ces traceurs permettrait de prédire les arrivées de panaches de CO2 en proche surface. Par ailleurs, les interactions chimiques doivent être prises en compte dans les modèles de transport afin de pouvoir définir les facteurs de retard et l'impact d'une fuite diffuse de CO2 sur une ZNS carbonatée.

Le réchauffement climatique est lié aux augmentations des concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère terrestre et en particulier aux émissions anthropiques de CO₂. La séquestration géologique a la capacité et la longévité potentielles pour diminuer de façon significative les émissions anthropiques de CO₂. Cette séquestration à grande profondeur induit des risques de fuite des réservoirs géologiques. Parmi les scénarios de fuite envisagés, celui d'une fuite diffuse est le plus inquiétant puisque sans surveillance, cette fuite pourrait perdurer et entrainer des séquelles sur l'environnement ainsi que des risques pour les populations. Des outils et protocoles de surveillance doivent donc être mis au point pour la surveillance en proche surface. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de cette problématique. Il a pour objectif la caractérisation, la quantification et la modélisation du transport et des interactions du CO₂ dans une zone non saturée carbonatée. Ce travail a suivi une approche expérimentale sur un site pilote naturel à Saint-Emilion (Gironde, France), avec la réalisation de fuites diffuses en ZNS carbonatée. Cette étude aborde plusieurs thématiques: la description et l'instrumentation du site pilote naturel ; la caractérisation physico-chimique de l'hétérogénéité du réservoir carbonaté ; l'étude du fonctionnement naturel de la ZNS carbonatée et en particulier la mise en place d'une ligne de base des concentrations en CO₂ ; la caractérisation de l'extension des panaches de gaz suite à des expériences de fuite diffuse dans la ZNS carbonatée et l'étude par simulation numérique des interactions gaz-eau-roche lors d'une fuite diffuse de CO₂ dans une ZNS carbonatée. Les résultats de ces travaux montrent l'importance de la caractérisation de l'hétérogénéité du réservoir carbonaté ainsi que des techniques d'échantillonnage et d'analyse des différentes phases en présence. L'établissement de la ligne de base a une importance particulière pour permettre de distinguer les variations naturelles de celles induites par une fuite diffuse de CO₂ dans la ZNS carbonatée. Les modes de transport du CO₂ vont évoluer en fonction des paramètres physico-chimiques. Ce transport se fait par advection et/ou par diffusion. L'utilisation de gaz inertes au niveau du site de séquestration géologique est très importante puisque la détection de ces traceurs permettrait de prédire les arrivées de panaches de CO₂ en proche surface. Par ailleurs, les interactions chimiques doivent être prises en compte dans les modèles de transport afin de pouvoir définir les facteurs de retard et l'impact d'une fuite diffuse de CO₂ sur une ZNS carbonatée
Global warming is related to atmospheric greenhouse gas concentration increase and especially anthropogenic CO₂ emissions. Geologic sequestration has the potential capacity and the longevity to significantly diminish anthropogenic CO₂ emissions. This sequestration in deep geological formation induces leakage risks from the geological reservoir. Several leakage scenarios have been imagined. Since it could continue for a long period, inducing environmental issues and risks for human, the scenario of a diffusive leakage is the most worrying. Thus, monitoring tools and protocols are needed to set up a near-surface monitoring plan. The present thesis deals with this problematic. The aims are the characterisation, the quantification and the modelling of transport and interactions of CO₂ in a carbonate unsaturated zone. This was achieved following an experimental approach on a natural pilot site in Saint-Emilion (Gironde, France), where diffusive gas leakage experiments were set up in a carbonate unsaturated zone. Different aspects were investigated during the study: natural pilot site description and instrumentation; the physical and chemical characterisation of carbonate reservoir heterogeneity; the natural functioning of the carbonate unsaturated zone and especially the set-up of a CO₂ concentrations baseline; the characterisation of gas plume extension following induced diffusive leakage in the carbonate unsaturated zone and the study of gas-water-rock interactions during a CO₂ diffusive leakage in a carbonate unsaturated zone through numerical simulations. The results show the importance of the carbonate reservoir heterogeneity characterisation as well as the sampling and analysing methods for the different phases. The baseline set-up is of main interest since it allows discrimination between the induced and the natural CO₂ concentrations variations. The transfer of CO₂ in a carbonate unsaturated zone is varying in function of physical and chemical properties. This transfer is done by diffusion and/or advection. Because the detection of the noble gases allows the prediction of CO₂ plume arrival, the use of tracers in the sequestration site is of main importance. The chemical interactions have to be taken under account in transport models in order to predict delay factors and the impact of a CO₂ leakage in a carbonate unsaturated zone

Le stockage géologique du carbone est l’une des techniques les plus prometteuses pour réduire le taux de CO₂ dans l’atmosphère. La séquestration géologique possède la capacité et la longévité potentielles pour diminuer les émissions de CO₂ vers l’atmosphère. Dans le cadre d’injections à l’échelle industrielle, les réservoirs carbonatés peuvent faire partie des sites aptes à stocker du CO₂. Toutefois, ces injections à grandes profondeurs sont sujettes à des risques de fuites du piège géologique lui-même ou des infrastructures liés à l’exploitation du site de stockage. Ainsi, il existe principalement deux types de fuite : brutale et diffuse. Dans les deux cas, elles sont susceptibles d’entrainer des risques pour l’environnement et de mettre en danger les populations. Il est ainsi nécessaire de développer des outils capables de prévenir une fuite de CO₂ quel que soit son type. Par ailleurs, il est particulièrement indispensable de comprendre les mécanismes de transport réactif qui rentrent en jeu lors de l’arrivée de cette fuite en contexte de proche surface (zone vadose) et ainsi d’essayer d’étudier comment cette fuite peut s’amortir. Ces travaux de thèse traitent donc de la caractérisation, de la quantification et de la modélisation des processus de transferts et des interactions CO₂-H₂O-CaCO₃ dans la zone vadose en contexte de fuite à partir d’un puits de forage. Cette problématique a été d’abord abordée par une approche expérimentale sur un site pilote à Saint-Emilion. Puis, les interactions CO₂-H₂O-CaCO₃ ont été étudiées au travers d’une approche expérimentale à l’échelle de la carotte en laboratoire. L’approche expérimentale a conduit à la réalisation de deux fuites dans la zone vadose du site pilote : une fuite diffuse et une fuite ultra diffuse. Elles furent réalisées dans la continuité des expériences qui avaient déjà eu lieu auparavant. Une comparaison de l’ensemble des fuites a montré la nécessité d’utiliser des gaz nobles comme précurseurs de l’arrivée en surface du CO₂. Selon le type de fuite, l’hélium peut servir de précurseur temporel du CO₂, tandis que le krypton prévient de l’étendue du panache de gaz durant la fuite. Plus la pression d’injection du CO₂ est importante et plus le gaz migre par advection. Par ailleurs, une pression d’injection importante favorise l’existence de passage préférentiel dans la zone vadose. L’utilisation d’isotopes tels que ceux de l’hélium et du carbone permet de mettre en évidence la présence locale de phases aqueuses dans le massif et de déterminer l’origine biologique ou anthropique du CO₂. Les expériences à l’échelle de la carotte permettent d’estimer le pouvoir tampon des calcaires oligocènes en fonction du faciès de la roche. La perméabilité et la porosité de celle-ci conditionnent la dissolution des calcaires. De même, la réactivité des carbonates en contexte de fuite dépend du pH de la phase aqueuse, du débit qui traverse le réseau poreux, de la saturation en eau et des caractéristiques pétro-physiques des carbonates
Carbon storage is one of the most encouraging methods to decrease CO₂ concentration into the atmosphere. Carbon storage provides the longevity and the capacity needed to decrease CO₂ emissions toward the atmosphere. When dealing with storage on an industrial scale, carbonated reservoirs can be among the most suitable storage sites. However, these high depth injections are subject to leakage risks from the geologic trap itself or from the framework created by the establishment of the site. Two main types of leakage exist: brutal and diffusive leakage. In both cases, they are likely to endanger the environment and the population. Therefore, it is essential to develop tools that are able to anticipate any types of CO₂ leakage. Furthermore, it is also necessary to understand the reactive transport mechanism that take place when the leakage arrives in the shallow subsurface (vadose zone)and to see how the leakage can be buffered. This work deals with the characterization, the quantification and the modelling of transfer processes and CO₂-H₂O-CaCO₃ interactions into the vadose zone in a context of a leakage from a drilling well. This issue was first dealt through field experiment on the site of Saint Emilion. Then, the CO₂-H₂O-CaCO₃ interactions were studied through an experimental approach in laboratory. Two leakage experiments were performed on the site: a diffusive leakage and an ultra-diffusive leakage. They were performed as a sequel of former experiments carried on the pilot site. A comparison of all the leakage experiments revealed the necessity to use noble gases as precursor of the CO₂ arrival at the surface. Depending of the type of the leakage, helium can be a temporal precursor while krypton can anticipate the spread of the CO₂ gas plume. The higher the injection pressure, the more the gas migrates through advective flux. Moreover, a high injection pressure favors the existence of preferential paths in the vadose zone. The use of helium and carbon isotopes makes it possible to reveal the presence of a local aqueous phase within the porous media and to identify the origin of CO₂. The core scale experiments lead to the estimation of the buffering power of Oligocene limestone according to the rock facies. The permeability and the porosity influence the dissolution of the limestone. The reactivity of carbonates during a leakage depends on the pH of the aqueous phase, the flow rate that goes through the porous media, the water saturation and petrophysical characteristics of the carbonates