Dissertations / Theses: 'Stockage souterrain du gaz'

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Buissart, Hubert. "Le Wealdien du Bassin de Paris : approches sédimentologique et paléogéographiqueApplications au stockage souterrain de gaz naturel." Lille 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LIL10173.

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Abstract:

Les formations à faciès "Wealdien" (Valanginien à Barrémien inférieur) sont étudiées par analyses sédimentologiques, diffractométriques, électromicroscopiques et paléontologiques à partir de carottes de forages effectués dans quatre secteurs du bassin de Paris : Germigny-sous-Colombs, Vregny, La Chapelle-en-Vexin, Gournay-sur-Aronde. La microfaune (Ostracodes, Foraminifères) et la microflore (spores, pollens, Dinokystes) ont permis de dater les formations et d'établir des corrélations chronostratigraphiques ; des corrélations lithostratigraphiques ont également été établies par définition d'electrofaciès. L'utilisation de ces résultats en terme de paléoenvironnement (Ostracodes, rapports Dinokystes/spores et pollens dissacates/spores) ainsi que les variations des cortèges argileux (illite/kaolinite) ou des minéraux lourds (zircon, tourmaline, rutile, staurotide, disthène), l'origine de la matière organique et les études éléctroséquentielles ont permis de mettre en évidence : (1) une évolution spatio-temporelle du milieu de dépôt; (2) l'origine mixte des sédiments en provenance du massif Londres-brabant et du massif armoricain. Au Valanginien, le Bassin de Paris est une cuvette émergée siège de dépôts continentaux. La remise en eau s'effectue à deux reprises par la mer alpine selon une polarité SE-NW à partir du détroit de Bourgogne. Les transgressions d'origine tectono-eustatique sont guidées par une paléogéographie induite par les taux de subsidence, les taux de sédimentation et les rejeux d'accidents profonds. Ces derniers (failles de Rouen, de la Seine, du Sennely au NW, du pays de Bray et de la Somme au NE) délimitent une zone haute, continentale, à plongement sud constituant le flanc d'un golfe ouvert vers le SE. Alors qu'a l'Hauterivien, lors de la première transgression, le caractère marin de la sédimentation est mieux marque au SE qu'au NW ; au Barrémien inférieur, lors de la deuxième transgression, la sédimenattion devient plus uniforme. Dans le cadre de l'Europe du NW à cette époque, le Bassin de Paris apparaît comme un bassin autonome.

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Gravelle, Alexandre. "Optimisation de l'efficacité et de la durabilité des traitements de puits à base de polymères et de microgels dans un contexte de réduction des venues de sable." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2011. http://www.theses.fr/2011INPL063N.

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Abstract:

La production de gaz à partir de réservoirs de stockage souterrains en aquifère est parfois associée à l'érosion de particules solides issues de la matrice rocheuse. Ces venues de solides engendrées par l'écoulement de gaz peuvent causer des dommages aux équipements sur site amenant l'opérateur à limiter, voire à stopper, la production des puits. L'injection de polymères hydrosolubles (polyacrylamide linéaire ou microgels) est une solution très efficace pour réduire et, dans certains cas, stopper la production de solides comme l'ont montré les résultats des essais réalisés en France sur des réservoirs de Storengy - GDF Suez.Une étude expérimentale a été réalisée pour améliorer la compréhension des mécanismes à l’origine de l’efficacité des traitements polymères et améliorer leur performance. Les essais ont permis d’identifier et de quantifier deux effets distincts des traitements sur les venues de solides : la consolidation inter-granulaire et le recouvrement des pores par le polymère. Il a, ainsi, été mis en évidence l’impact de la couche de polymère adsorbé sur la mobilisation des particules colloïdales se trouvant à la surface des pores (appelées fines) et celui de la formation de liaisons solides entre des particules non cohésives sur la (re)consolidation de la matrice rocheuse. Dans sur le premier cas, le polymère agit, sous un angle préventif, comme une barrière physico-chimique empêchant le détachement des fines pouvant former le ciment inter-granulaire et l’efficacité des traitements est fonction de la proportion de surface de pores recouverte par le polymère. Dans le second cas, le polymère prend la place du ciment délité ; l’efficacité et la durabilité des traitements dépendent alors des propriétés mécaniques des liens solides inter-granulaires formés après assèchement des ponts capillaires
Gas production from underground geological reservoirs in aquifers is sometimes associated with the erosion of solid particles from the rock matrix. These solids venues generated by the gas flow can cause damages to the equipment on site leading the operator to limit or stop the production of wells. The injection of hydro-soluble polymers (linear polyacrylamide or microgels) is one of the promising techniques employed today to reduce and, in some cases, stop the production of solids as demonstrated by the results of tests conducted in France on reservoirs of Storengy - GDF Suez.An experimental study was conducted to better understand the mechanisms underlying the performance of polymer treatments and to increase their efficiency. Two main aspects have been experimentally evidenced: sand grains consolidation and polymer coating of the pore surface. Tests were carried out to accurately assess the impact of the adsorption of polymer on the mobilization of particles (called fines) and a comprehensive study was conducted showing the properties of treatments to (re)consolidate the rock matrix. In the first case, the polymer acts as a physicochemical barrier preventing the detachment of fines that can form the inter-granular cement and the effectiveness of treatments is based on the proportion of pores surface covered by the polymer. In the second case, the polymer takes the place of cleaved cement; the effectiveness and durability of treatments thus depend on mechanical properties of the inter-granular solids bounds formed after drying of capillary bridges

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Sáinz-García, Álvaro. "Dynamique de stockage souterrain de gaz : aperçu à partir de modèles numériques de dioxyde de carbone et d'hydrogène." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30187/document.

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Abstract:

L'atténuation du changement climatique est l'un des défis majeurs de notre époque. Les émissions anthropiques de gaz à effet de serre ont augmenté de façon continue depuis la révolution industrielle, provoquant le réchauffement climatique. Un ensemble de technologies très diverses doivent être mises en œuvre pour respecter les accords internationaux relatifs aux émissions de gaz à effet de serre. Certaines d'entre elles ont recours au sous-sol pour le stockage de diverses substances. Cette thèse traite plus particulièrement de la dynamique du stockage souterrain du dioxyde de carbone (CO2) et de l'hydrogène (H2). Des modèles numériques de transport réactif et multiphasiques ont été élaborés pour mieux comprendre la migration et les interactions des fluides dans des milieux poreux de stockage souterrain. Ils fournissent des recommandations pour améliorer l'efficacité, la surveillance et la sécurité du stockage. Trois modèles sont présentés dans ce document, dont deux dans le domaine du captage et du stockage du CO2 (CCS pour Carbon Capture and Storage), et le troisième s'appliquant au stockage souterrain de l'hydrogène (UHS pour Underground Hydrogen Storage). Chacun d'entre eux traite plus spécifiquement un aspect de la recherche : Modèle multiphasique appliqué au CCS L'efficacité et la sécurité à long terme du stockage du CO2 dépend de la migration et du piégeage du panache de CO2 flottant. Les grandes différences d'échelles temporelles et spatiales concernées posent de gros problèmes pour évaluer les mécanismes de piégeage et leurs interactions. Dans cet article, un modèle numérique dynamique diphasique a été appliqué à une structure aquifère synclinale-anticlinale. Ce modèle est capable de rendre compte des effets de capillarité, de dissolution et de mélange convectif sur la migration du panache. Dans les aquifères anticlinaux, la pente de l'aquifère et la distance de l'injection à la crête de l'anticlinal déterminent la migration du courant gravitaire et, donc, les mécanismes de piégeage affectant le CO2. La structure anticlinale arrête le courant gravitaire et facilite l'accumulation du CO2 en phase libre, en dessous de la crête de l'anticlinal, ce qui stimule la mise en place d'une convection et accélère donc la dissolution du CO2. Les variations de vitesse du courant gravitaire en raison de la pente de l'anticlinal peuvent provoquer la division du panache et une durée différente de résorption du panache en phase libre, qui dépend de l'endroit de l'injection
Climate change mitigation is one of the major challenges of our time. The anthropogenic greenhouse gases emissions have continuously increased since industrial revolution leading to global warming. A broad portfolio of mitigation technologies has to be implemented to fulfill international greenhouse gas emissions agreements. Some of them comprises the use of the underground as a storage of various substances. In particular, this thesis addresses the dynamics of carbon dioxide (CO2) and hydrogen (H2) underground storage. Numerical models are a very useful tool to estimate the processes taking place at the subsurface. During this thesis, a solute transport in porous media module and various multiphase flow formulations have been implemented in COMSOL Multiphysics (Comsol, 2016). These numerical tools help to progress in the understanding of the migration and interaction of fluids in porous underground storages. Three models that provide recommendations to improve the efficiency, monitoring and safety of the storages are presented in this manuscript: two in the context of carbon capture and storage (CCS) and one applied to underground hydrogen storage (UHS). Each model focus on a specific research question: Multiphase model on CCS. The efficiency and long-term safety of underground CO2 storage depend on the migration and trapping of the buoyant CO2 plume. The wide range of temporal and spatial scales involved poses challenges in the assessment of the trapping mechanisms and the interaction between them. In this chapter a two-phase dynamic numerical model able to capture the effects of capillarity, dissolution and convective mixing on the plume migration is applied to a syncline-anticline aquifer structure. In anticline aquifers, the slope of the aquifer and the distance of injection to anticline crest determine the gravity current migration and, thus, the trapping mechanisms affecting the CO2. The anticline structure halts the gravity current and promotes free-phase CO2 accumulation beneath the anticline crest, stimulating the onset of convection and, thus, accelerating CO2 dissolution. Variations on the gravity current velocity due to the anticline slope can lead to plume splitting and different free-phase plume depletion time is observed depending on the injection location. Injection at short distances from the anticline crest minimizes the plume extent but retards CO2 immobilization. On the contrary, injection at large distances from anticline crest leads to large plume footprints and the splitting of the free-phase plume. The larger extension yields higher leakage risk than injection close to aquifer tip; however, capillary trapping is greatly enhanced, leading to faster free-phase CO2 immobilization. Reactive transport model on convective mixing in CCS. Dissolution of carbon-dioxide into formation fluids during carbon capture and storage (CCS) can generate an instability with a denser CO2-rich fluid located above the less dense native aquifer fluid. This instability promotes convective mixing, enhancing CO2 dissolution and favouring the storage safety

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Viguier, Françoise. "Ecoulements diphasiques lors de la vidange d'un réservoir de gaz liquéfiés sous pression. Comparaison Eau - CFC11-CFC113." Paris, ENMP, 1992. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00844457.

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Abstract:

Pour les études de sécurité industrielle, il est nécessaire d'évaluer le débit diphasique lors de vidanges accidentelles de stockages de gaz liquéfiés sous pression. Or, seules de rares études existent avec d'autres produits que l'eau. Le présent travail s'intéresse donc à l'influence de la nature du fluide mais aussi de la géométrie de la conduite. Nous avons conçu un montage expérimental (réservoir de 27 litres admettant une pression de 0,4 MPa) afin de comparer l'eau, le CFC11 et le CFC113 dans une même installation. Différentes conduites (diamètres 8 et 16 mm et longueurs de 0,1 à 0,6 m) ont d'abord été utilisées avec l'eau afin de déterminer la meilleure géométrie pour cette comparaison. Les mesures réalisées dans le réservoir montrent qu'au cours de la vidange il existe des oscillations de la pression, qui sont plus importantes pour les CFC que pour l'eau. Malgré ces différences, les trois fluides testes restent très prés des conditions d'équilibre. Les débits mesures sont ensuite comparés aux estimations de différents modèles. Les hypothèses les plus simples (Modèle homogène à l'équilibre) conduisent à une bonne évaluation du débit. Il ressort de cette analyse qu'il est nécessaire de considérer des frottements pour une bonne description des mesures faites le long de la conduite. Cependant, il existe des écarts résiduels entre les prévisions de ces modèles et les résultats expérimentaux: les débits mesures et ceux estimes ne sont pas égaux mais, de plus, le rapport de ces deux débits est différent selon le fluide utilisé. Pour expliquer ces écarts, il nous apparait nécessaire de prendre en compte simultanément des vitesses différentes (Echanges de quantité de mouvement entre les phases) d'une part et des écarts à l'équilibre d'autre part.

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Esnault, Benoît. "La transition du monopole à la concurrence sur les marchés du gaz naturel en Europe : l'importance stratégique du stockage souterrain." Dijon, 2000. http://www.theses.fr/2000DIJOE014.

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Abstract:

La directive 98/30/ce adoptée par les états membres de l'Union Européenne en 1998 organise une libéralisation des marchés du gaz naturel fondée sur la séparation des infrastructures de transport-distribution et des services finaux aux consommateurs. La commercialisation est ouverte à la compétition en permettant aux acteurs d'utiliser les réseaux existants, qui restent gérés par les anciens monopoles. Le régulateur s'est donc surtout préoccupé de définir des règles d'accès des tiers au réseau équitables, qui réduisent le pouvoir de marché des transporteurs. Mais, pour gérer efficacement une demande variable malgré leur dépendance vis-à-vis des importations et les goulets d'étranglement sur les canalisations, les monopoles ont dû installer des stockages proches des zones de consommation. Les opérateurs ont donc besoin des stockages pour satisfaire la demande quelle que soit la structure du marché. De plus, la libéralisation s'accompagne du développement de places de négoce, sur lesquelles les réservoirs sont des éléments fonctionnels importants. Or les stockages sont une ressource rare détenue par les opérateurs historiques, ce qui renforce leur pouvoir de marché et constitue donc une barrière à l'entrée. La directive européenne sur le gaz suggère aux états de définir un droit d'accès au stockage, sans aucune obligation. Quelle réglementation doit-on appliquer au stockage ? Peut-on compter sur l'autorégulation du marché ? Faut-il définir un accès des tiers au stockage ? Apres avoir étudié les fondements des monopoles gaziers, leur stratégie de stockage, cette thèse analyse le processus de dérégulation et les besoins en stockage des différents acteurs, anciens monopoles ou entrants. Elle propose des solutions réglementaires selon les caractéristiques des marchés, afin de rendre les services effectivement contestables et de garantir la sécurité d'approvisionnement, le développement de nouvelles places de marché et l'équité de la compétition.

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Tayeb, Firas. "Underground gas storage thermodynamics : from laboratory to salt caverns." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2024. http://www.theses.fr/2024UPSLM005.

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Abstract:

L'usage croissant des énergies renouvelables nécessite des solutions avancées pour le stockage de l'énergie pour aborder efficacement les difficultés causées par leur approvisionnement fluctuant et intermittent. Cette étude se concentre sur le stockage souterrain de gaz dans les cavités salines, une solution prometteuse pour résoudre ces défis. Dans une première étape, des études expérimentales sont menées pour étudier la cinétique de dissolution du CO2 et du H2 dans l'eau pure et la saumure en utilisant la méthode de Pressure-decay. Ces études incluent également la mesure de l'humidité des gaz à travers un pilote de stockage innovant, permettant d'évaluer l'influence du transfert de masse sur la phase gazeuse. Par la suite, des modèles mathématiques et numériques ont été développés pour modéliser ces phénomènes physiques permettant l'analyse du comportement des gaz dans les conditions de stockage. Dans une deuxième étape, ces modèles sont utilisés pour évaluer la cinétique de dissolution du CO2 et du H2 dans la saumure, ainsi que le comportement des gaz humides dans les cavités salines. Cette approche améliore notre compréhension des échanges de masse entre les gaz et la saumure dans les conditions de stockage souterrain
The increasing integration of renewable energy sources into the power grid requires the development of sophisticated energy storage technologies to efficiently address the difficulties caused by their fluctuating and intermittent supply. This study delves into the underground storage of gases in salt caverns, which has emerged as a promising solution for overcoming these challenges. The work begins with laboratory-scale experimental studies to elucidate the CO2 and H2 dissolution kinetics in aqueous solutions (pure water and brine) using the pressure decay method, while also measuring gas humidity through an innovative storage pilot to assess the influence of mass transfer on the gas-rich phase. Building on these experimental studies, the work proceeds towards the development of mathematical and numerical models that simulate these processes, allowing for a deeper analysis and comprehension of gas behavior under storage conditions. The latter part of the study extends these models to a real cavern environment, assessing CO2 and H2 dissolution in brine and the behavior of humid gases within the salt caverns

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Henrion, Eric. "Suivi géodésique des réservoirs souterrains." Thesis, Strasbourg, 2019. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2019/Henrion_Eric_2019_ED413.pdf.

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Abstract:

Cette étude porte sur des réservoirs souterrains, utilisés pour du stockage de gaz en cavités salines, et de la géothermie pour la production d’énergie. L’objectif est de développer une méthodologie avec la géodésie spatiale (InSAR et GNSS) pour extraire un maximum d’informations des déformations en surface issues des processus souterrains (variation de pression et de volume). Les zones végétalisées surplombant les réservoirs étudiés subissent une importante décorrélation temporelle, défavorable à une application efficace de l’InSAR. Les résultats montrent qu’il est possible d’extraire des déplacements pluri-millimétriques par la combinaison de ces deux techniques. Ce travail montre également que l’InSAR peut être utilisé comme outil d’alerte via un traitement rapide, compromis entre rapidité et précision. La disponibilité des données Sentinel-1 (gratuites) offre des perspectives de suivi inégalées en matière de résolution spatiale et temporelle, logistique, et économique
This study focuses on underground reservoirs, used for gas storage in salt caverns, and geothermal energy production. The objective is to develop a methodology using spatial geodesy (InSAR and GNSS) to extract a maximum of information from the surface deformation resulting from underground processes (pressure and volume variations). The vegetated areas overhanging the studied reservoirs are subject to significant temporal decorrelation, which is unfavourable for an efficient application of InSAR. The results show that it is possible to extract multi-millimeter displacements by combining these two techniques. This work also shows that InSAR can be used as a warning tool via fast processing, a compromise between speed and accuracy. The availability of Sentinel-1 data (free) offers unrivalled monitoring prospects in terms of spatial and temporal resolution, logistics and economics

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Djizanne, Djakeun Hippolyte. "Stabilité mécanique d'une cavité saline soumise à des variations rapides de pression : Application au stockage souterrain de gaz naturel, d’air comprimé et d’hydrogène." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2014. https://theses.hal.science/tel-01130986/document.

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Abstract:

Les cavités salines servant au stockage souterrain de grandes quantités de gaz naturel sont très sollicitées en raison des besoins énergétiques croissants. Le stockage des énergies renouvelables est aussi envisagé dans ces cavités sous forme d’air comprimé et d’hydrogène. Ces cavités qui sont plus sollicitées qu’auparavant, sont aussi soumises à des opérations d’injection et de soutirage rapides. Ces nouveaux modes d’exploitation soulèvent des problèmes mécaniques, illustrés en particulier par l’écaillage et les chutes de blocs en paroi de cavité. En fait, aux sollicitations purement mécaniques liées aux variations de la pression du gaz, se superposent des variations de température répétées de plusieurs dizaines de degrés Celsius qui occasionnent, notamment à la détente, des contraintes additionnelles de traction susceptibles d’engendrer des fractures à la paroi des cavernes dont l’évolution peut être dangereuse. Les lois de comportement mécanique du sel gemme (élasto-viscoplastique, non linéaire et thermosensible) et les critères de rupture et d’endommagement existants permettent d’analyser le comportement des cavités salines et du sel gemme sous l’effet de chargements nouveaux. Cette étude s’inscrit dans le domaine de la thermomécanique des roches et contribue à l’analyse des effets de nouveaux modes d’exploitation sur la stabilité mécanique des cavités salines. Dans un premier temps, la démarche a consisté à concevoir et à valider sur des cas réels un modèle thermodynamique du comportement du gaz dans la cavité. Ce modèle a permis de d’analyser l’éruption dans des cavités salines de stockage de gaz. Ensuite, le couplage thermomécanique a permis d’analyser les effets d’une détente rapide, d’une injection rapide et de cycles journaliers sur la stabilité des cavernes. Sur le plan expérimental, on a recherché au laboratoire les conditions d’apparition et de développement de fissures sur une pastille et sur un bloc de sel. Le fluage d’éprouvettes de sel gemme en extension a aussi été analysé
Salt caverns used for the underground storage of large volumes of natural gas are in high demand given the ever-increasing energy needs. The storage of renewable energy is also envisaged in these salt caverns for example, storage of compressed air and hydrogen mass storage. In both cases, salt caverns are more solicited than before because they are subject to rapid injection and withdrawal rates. These new operating modes raise new mechanical problems, illustrated in particular by sloughing, and falling of overhanging blocks at cavern wall. Indeed, to the purely mechanical stress related to changes in gas pressure variations, repeated dozens of degrees Celsius of temperature variation are superimposed; causes in particular during withdrawal, additional tensile stresses whom may lead to fractures at cavern wall; whose evolution could be dangerous. The mechanical behavior of rock salt is known: it is elasto-viscoplastic, nonlinear and highly thermo sensitive. The existing rock salt constitutive laws and failures and damages criteria have been used to analyze the behavior of caverns under the effects of these new loading. The study deals with the thermo mechanics of rocks and helps to analyze the effects of these new operations modes on the structural stability of salt caverns. The approach was to firstly design and validate a thermodynamic model of the behavior of gas in the cavern. This model was used to analyze blowout in gas salt cavern. Then, with the thermo mechanical coupling, to analyze the effects of rapid withdrawal, rapid injection and daily cycles on the structural stability of caverns. At the experimental level, we sought the optimal conditions to the occurrence and the development of cracks on a pastille and a block of rock salt. The creep behavior of rock salt specimens in triaxial extension also was analyzed

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Durand-Viel, Laure. "Stratégies d'engagement et pouvoir de marché : une application au marché du gaz naturel." Paris 9, 2010. https://portail.bu.dauphine.fr/fileviewer/index.php?doc=2010PA090018.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée aux stratégies d'engagement en concurrence imparfaite, sur le marché du gaz naturel. Le premier chapitre traite des investissements en capacités dans une relation bilatérale où l'acheteur est soumis à un risque d'expropriation. Bien qu'un degré minimal d'engagement soit indispensable pour assurer l'investissement, un engagement trop long du vendeur peut conduire à un niveau d'investissement plus faible. Le deuxième chapitre analyse l'utilisation stratégique du stockage dans un double oligopole : si le stockage peut être utilisé dans le but de préempter la demande future, les firmes peuvent néanmoins avoir intérêt à s'engager à ne pas s’en servir. Le troisième chapitre propose une analyse des programmes de cession de gaz visant à renforcer la concurrence sur le marché de la fourniture du gaz, en donnant aux entrants un accès aux contrats à long terme de l'opérateur historique avec des producteurs étrangers. Enfin, le quatrième chapitre montre que l’utilisation de méthodes de valorisation d’actifs réels fondées sur des opérations d'arbitrage sur les marchés de gros risque de ne pas conduire aux choix d’investissement optimaux
This thesis is devoted to the analysis of commitment strategies in oligopolistic markets, with a particular focus on the European market for natural gas. The first chapter focuses on capacity investments in a bilateral relationship where the buyer-investor faces the threat of holdup. While some commitment is necessary to ensure investment, a too long commitment by the seller can lead to a lower investment level. The second chapter analyzes the strategic use of storage in a successive oligopoly and shows that while demand preemption through storage can be profitable, firms can however choose to commit not to use such a strategy. The third chapter provides a positive and normative analysis of gas release programs that aim at fostering competition in the downstream gas market by granting new entrants access to the incumbent's long-term contracts with foreign producers. Finally, the fourth chapter analyzes how real asset valuation methods based on spot market arbitrage can lead to suboptimal investment choices

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Marchand, Baptiste. "Performance et durabilité de traitements de puits de stockage de gaz à base de coulis de géopolymères." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2019. http://www.theses.fr/2019ECLI0021.

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Abstract:

L’utilisation des géopolymères sous forme de coulis est investiguée dans le contexte des venues de solides dans les puits de stockage de gaz naturel. Il s’agit à la fois de consolider le massif de stockage, sans impacter significativement ses capacités de production de gaz. Les venues de solides sont, actuellement, prévenues par des solutions chimiques qui ont une efficacité limitée dans le temps et en présence d’eau.Nous avons mis au point un sable compacté (analogue au grès des réservoirs), et adapté une formulation de géopolymère (métakaolin activé au silicate de soude) de référence (1 Al2O3, 3,6 SiO2, 1 Na2O, 11 H2O). Nous avons dilué cette formulation pour obtenir une viscosité du même ordre que celle de l’eau. La granulométrie de la poudre commerciale a été affinée par broyage en phase humide, afin de garantit une bonne injectabilité au travers du sable compacté.À une échelle centimétrique tout d’abord, l’impact des coulis sur la consolidation et sur la perméabilité au gaz du sable sont quantifié par un essai de fluidisation. La résistance à l’eau des coulis de géopolymères a aussi été prouvée.À une échelle pluri-centimétrique, l’adéquation des coulis est quantifiée via un dispositif expérimental d’essai triaxial à rupture et par une mesure de perméabilité au gaz avant et après consolidation par le coulis.Les résultats obtenus sont concluants. L’impact des coulis de géopolymère sur la perméabilité au gaz du sable compacté est inférieur à 10%, comme requis par le cahier des charges industriel. La consolidation par coulis de géopolymère s’est révélée supérieure, de façon significative, à celle d’une solution chimique déjà utilisée in situ (polymère Polyacrylamide)
The use of geopolymer cements is investigated as grouts in the industrial context of sand production from natural gas storage wells. The aim is to reinforce the sandstone storage pocket, without impairing its gas transport ability. Sand production is currently hindered by chemical methods only efficient over a limited timeframe and in the absence of underground water seepage or brine.A compacted sand medium has been developed, which is analogous to in situ sandstones. A reference geopolymer cement has been adapted from a stoichiometry of (1 Al2O3, 3.6 SiO2, 1 Na2O, 11 H2O), made with sodium silicate alkali-activated metakaolin. The grout has been diluted to reach a viscosity on the order of that of water. The metakaolin powder granulometry has been refined by wet grinding, in order to guarantee adequate injectability of the geopolymer solid-liquid suspension.At a centimeter scale, the impact of geopolymer grouts has been quantified on both its consolidation ability and its gas permeability, using a fluidization experiment. The water resistance of geopolymer grouts has been proven at this scale.At a multi-centimeter scale, the adequacy of our geopolymer grouts is quantified using an experimental set-up developed from the typical triaxial failure test in soil mechanics. It follows a gas permeability test of compacted sand, before and after consolidation by the geopolymer grout. Our results have proven conclusive. In particular, the impact of geopolymer grouts is smaller than 10% on gas permeability, as required by the industrial specifications. Consolidation by geopolymer grouts is also significantly better than an existing chemical grout solution (based on Polyacrylamide)

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Lacroix, Elodie. "Développements de protocoles méthodologiques pour le monitoring géochimique appliqué à la détection de fuite d'hydrogène (H₂) à l'aplomb des sites de stockage souterrain." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0342.

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Abstract:

Associé à la transition énergétique, le stockage souterrain d’H₂ est une solution de stockage de l’énergie. Le projet de recherche « Rostock’H » intégrant ce travail de thèse a associé l’Université de Lorraine et l’Ineris pour développer des méthodes de monitoring géochimique afin d’en analyser les risques et opportunités. Il s’agit de pouvoir stocker l’H₂ dans un volume allant jusqu’à 1 000 000 m³ entre 300 et 1400 m de profondeur. Le développement d’un site de stockage souterrain implique une maîtrise des risques anté, syn et post-opérationnels par des méthodes de surveillance géochimique. Incolore et inodore, l’H₂ est un gaz volatil et explosif. Une attention particulière est donc portée sur les risques de fuite en subsurface à partir de ces sites de stockage et sur la métrologie associée à cette détection. Ce travail de thèse a eu trois objectifs : (i) expérimenter des méthodes de monitoring in situ et continu à partir d’injections de gaz dissous sur un site expérimental, (ii) déterminer les impacts potentiels d’une fuite dans les «sols» et «nappes phréatiques» avec une analyse modélisée du comportement géochimique de l’H₂ et des paramètres associés, (iii) établir une stratégie de monitoring recommandé pour les sites de stockages souterrains, afin de prévenir de potentielles fuites d’H₂. Composé d’un aquifère semi-captif à partir de 13 m de profondeur, ce site expérimental du Bassin parisien dispose de plusieurs puits et équipements atteignant les zones saturée et non saturée. Oxydantes, oxygénées et modérément minéralisées, les eaux de cet aquifère ont une composition chimique initiale appartenant au faciès bicarbonaté calcique avec une légère altération en nitrates et sulfates. Plusieurs étapes ont été nécessaires pour simuler et modéliser une fuite potentielle : - Préparation du site et choix des systèmes métrologiques - Établissement de l’état initial du site (ligne de base géochimique) définit à partir de mesures du niveau piézométrique, des paramètres physico-chimiques, d’analyses d’espèces ioniques et des mesures de gaz dissous en puits dédié en combinant spectroscopies Raman (N₂, O₂, CO₂, H₂ et CH₄) et infrarouge (CO₂, CH₄) à l’aide de capteurs optiques - Co-injection d’He dissous et de traceurs hydrogéologiques validant le protocole expérimental d’injection d’H₂ et une première analyse de la dynamique de l’aquifère - Co-injection d’H₂ dissous et de traceurs sélectionnés selon le protocole adapté lié au retour d’expérience - Suivi post-injection déterminant les impacts et la cinétique du retour à l’état initial de la nappe à l’aide notamment du puits dédié et du développement du système de monitoring des gaz dissous par capteurs optiques. Une concentration initiale d’H₂ dissous à 1,78 mg.L⁻¹ a été injectée en conditions de surface durant 2,5 heures dans la nappe. La migration du panache d’H2 dissous ainsi que d’autres gaz initialement présents dans l’aquifère a été suivie à la fois par méthode continue (spectroscopies Raman et infrarouge) et mesures discontinues (dégazage partiel). Une dynamique de transfert d'H₂ décroissante dans la nappe a été observée jusqu'à 20 m en aval du puits d’injection : 0,6 mg.L⁻¹ à 5 m, 0,17 mg.L⁻¹ à 7 m puis 1,8*10⁻³ mg.L⁻¹ d’H₂ à 10 et 20 m lors de la première semaine. À la suite de l'ajout d’H₂(aq), la physico-chimie de l'aquifère a été modifiée avec une augmentation du pH, une diminution du potentiel rédox et de la concentration en O₂(aq). A partir des mesures Raman (à 7 m en aval), un modèle 2D a été établi sur la base d’un processus mixte de diffusion/advection de l’H₂ en supposant un écoulement monocanal au sein de l’aquifère. Ces résultats expérimentaux acquis valident, sur le long terme, les choix métrologiques appliqués, avec une limite de détection d’H₂ en aquifère à 0,02 mg.L⁻¹. Ils confirment ainsi la faisabilité du suivi d’H₂ dans les aquifères peu profonds et mettent en évidence les impacts potentiels des fuites des stockages souterrains atteignant la surface
Combined with the energy transition, underground H₂ storage is a storage solution for the energy. The research project named "Rostock'H" integrating this thesis work associated the University of Lorraine and Ineris to develop geochemical monitoring methods in order to analyze the risks and opportunities. This project aims to study the risks and opportunities of H₂ storage in salt caverns. The next goal is to be able to store H₂ in a volume of up to 1,000,000 m³ between 300 and 1,400 m deep. The development of an underground storage site involves controlling pre, syn and post-operational risks by geochemical monitoring methods. Colorless and odorless, H₂ is a volatile and explosive gas. A particular attention is therefore paid to the risks of subsurface leakage from these storage sites and to the metrology associated with this detection. This thesis work had three main objectives: (i) to experiment in-situ and continuous monitoring methods from dissolved gas injections on a dedicated experimental site, (ii) to determine the potential impacts of a leak in “soils” and “aquifers” with a modeled analysis of the geochemical behavior of H₂ and associated parameters, (iii) to establish recommendations and a monitoring strategy for existing or future underground storage sites to prevent potential H₂ leakages. Composed of a semi-confined aquifer from 13 m deep, this experimental site in the Paris Basin has several wells and equipments reaching the saturated and unsaturated zones. Oxidizing, oxygenated and moderately mineralized, the waters of this aquifer have an initial chemical composition belonging to the calcium bicarbonate facies with a slight alteration in nitrates and sulphates. Several steps were necessary to simulate and model a potential leak: - Preparation of the site and choice of the metrological systems that will be deployed - Establishment of the initial state of the site through the definition of a geochemical baseline from measurements of the piezometric level, physico-chemical parameters, analyzes of ionic species and dissolved gas measurements in a dedicated well by combining of the Raman and infrared spectroscopies - Co-injection of dissolved He and hydrogeological tracers to validate the experimental protocol of the H₂ injection and to allow a first analysis of the aquifer dynamics - Co-injection of dissolved H₂ and tracers selected according to the adapted protocol linked to the experience feedback from the He injection - Post-injection monitoring to determine the impacts and the kinetics of return in the initial state of the aquifer using in particular the monitoring system of dissolved gases by optical sensors. An initial concentration of H₂ dissolved at 1.78 mg.L-1 was injected under surface conditions for 2.5 hours into the aquifer. The migration of the dissolved H₂ plume as well as other gases initially present in the aquifer was monitored both by continuous method (Raman and infrared spectroscopies) and discontinuous measurements (partial degassing). A dynamic of H₂ transfer in the water table was observed up to 20 m downstream from the injection well: 0.6 mg.L⁻¹ at 5 m, 0.17 mg.L⁻¹ at 7 m then 1.8*10⁻³ mg.L⁻¹ of H₂ at 10 and 20 m during the first week. Following the addition of H₂(aq), the physico-chemistry of the aquifer was modified with an increase of pH, a decrease of redox potential and of the O₂(aq) concentration. From continuous measurements by Raman spectroscopy (at 7 m downstream the injection well), a 2D model was established on the basis of a mixed H₂ diffusion/advection process, assuming a single-channel flow in the aquifer. The experimental results acquired in this thesis work validate, over the long term, the metrological choices applied, with a detection limit of H₂ in aquifer lowered to 0.02 mg.L⁻¹. These results thus confirm the feasibility of monitoring dissolved H2 in shallow aquifers and highlight the potential impacts of leakages from underground storage reaching the surface

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Amiell, Patrick. "Ecoulements diphasiques gaz-liquide en milieu poreux : etude sur modele physique d'aquifere monoclinal." Paris, ENMP, 1988. http://www.theses.fr/1988ENMP0101.

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Lavest, Pascal. "Modélisation de la structure interne des réservoirs de type fluviatile : application sur un site de stockage de gaz en aquifère." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1996_LAVEST_P.pdf.

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Abstract:

La modélisation géologique des réservoirs de type fluviatile est un domaine dans lequel de nombreuses techniques ont été développées, qui correspondent chacune à un contexte particulier, souvent déterminé par la nature et la densité des données disponibles. Dans le cadre de cette thèse, nous nous situons par rapport à l'étude d'un site de stockage de gaz naturel de type aquifère. La densité et la diversité dont nous disposons ici nous permettent d'envisager la construction d'un modèle déterministe. Pour cela, nous avons développé de nouveaux outils de modélisation, regroupés autour de trois thèmes : - la modélisation géométrique et la caractérisation volumique de séquences stratigraphiques. C’est le sens de la création d'un nouvel objet, que nous avons baptisé le gstack. - la création d'un outil de type grille régulière, auquel nous avons associé de nouvelles fonctionnalités. Celles-ci permettent, dans le cadre d'un projet de modélisation géologique complexe ou plusieurs types de maillages différents sont utilisés à différentes étapes de ce projet, d'intégrer l'ensemble des résultats obtenus sur un support de travail commun. - le développement d'un nouvel algorithme d'interpolation, basé sur la méthode D. S. I. , qui permet de contraindre par un champ non uniforme d'anisotropies l'estimation d'une propriété physique sur une grille régulière. Ces outils ont été testés et validés par la construction du modèle géologique d'un site de stockage en aquifère. Ce travail nous a également permis de montrer comment il était possible d'intégrer sur un seul modèle plusieurs sources d'informations différentes (données sismiques, données de puits, connaissance du géologue, etc)

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Feniou, Romain. "Etude du transfert d’un composé trace dans un gaz de stockage vers un aquifère. Mesures et Modélisation. Cas du mercure." Thesis, Pau, 2012. http://www.theses.fr/2012PAUU3039.

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Abstract:

Depuis près de 55 ans, TIGF exploite, dans le sud-ouest de la France deux stockages de gaz naturel en aquifère. Le gaz stocké est essentiellement composé de méthane (CH4 à plus de 90 %), mais il contient également d’autres hydrocarbures légers (< C4H10), du diazote (N2), du dioxyde de carbone (CO2), de produits soufrés (H2S, mercaptans) et des composés métalliques présents sous formes de traces ou ultra-traces. L’objectif de la thèse est l’étude du transfert de ces composés vers l’aquifère avec comme cas d’étude : le mercure. Un dispositif expérimental a donc été conçu et développé pour (i) mesurer la solubilité dans l’eau du mercure gazeux présent dans le gaz stocké, ainsi que (ii) pour étudier les phénomènes d’adsorption sur la roche dans les conditions de pression (60 bar) et de température (45°C) du réservoir naturel. Les résultats expérimentaux obtenus en laboratoire ont été utilisés dans un modèle numérique afin de simuler le comportement du réservoir et évaluer notamment les quantités de mercure susceptibles de rester en son sein lors de l’exploitation du stockage
For nearly 55 years, TIGF operates two gas storages in an aquifer in the southwest of France. The stored gas is mainly composed of methane (CH4 over 90%) but it also contains other light hydrocarbons (

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Kazantsev, Alexandre. "Perturbations d'amplitude du bruit ambiant au droit des hétérogéneités : étude de faisabilité pour l'exploration et la surveillance de réservoirs multi-fluide." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM075/document.

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Abstract:

L'objet de cette thèse est l'étude des possibles mécanismes élastiques expliquant l'amplification du bruit ambiant au droit de certains réservoirs multi-phasiques. Trois jeux de données sont traités. La signature spectrale observée d'un réservoir de vapeur géothermique est différente de celle d'un stockage de gaz. Dans une approche empirique, un algorithme de classification permet d'extraire et de cartographier les anomalies que l'on présume liées au réservoir. Un travail de modélisation est effectué pour tenter d'expliquer les anomalies mesurées. Dans les données réelles, une forte présence de modes supérieurs d'ondes de Rayleigh est détectée. On modélise numériquement en 2D la propagation de ces modes à travers un réservoir placé au sein d'une structure géologique réaliste. La réponse simulée du réservoir se révèle trop faible par rapport aux observations de terrain. Néanmoins, on parvient à inverser les faibles perturbations d'amplitude synthétiques pour la position du réservoir, dans des modèles de référence simples. Cette méthode pourrait être utilisable pour l'imagerie à partir de faibles variations d'amplitudes dans le cadre du monitoring. Pour ce qui est de fortes anomalies observées sur le terrain , il est à noter que les effets visco-élastiques, les effets 3D, et les effets liés à un éventuel champ incident diffus n'ont pas été pris en compte dans la modélisation. Ainsi ce travail n'exclut pas la possibilité de telles anomalies liées à la présence d'un réservoir
This PhD work investigates the possible elastic mechanisms behind the ambient noise amplification above multi-phase fluid reservoirs. Three datasets are analysed above different reservoirs. The observed spectral signature is different in the gas storage and geothermal contexts. A non-supervised algorithm for amplitude spectrum classification is developed, allowing to extract and map the relevant attributes of a multi-phase fluid presence. As a first modelling step, a wavefield characterisation methodology is applied to determine the composition of the ambient noise. It reveals the presence of strong Rayleigh overtones. Numerical 2D elastic modelling is used to simulate the propagation of overtones across a reservoir within a realistic geological structure. The modelled reservoir response is too small compared to the real data. However, the small amplitude perturbations arising in the numerical simulations are successfully inverted for the position of the reservoir, in simple background models. The developed method could in theory be used for imaging small time-lapse amplitude variations (monitoring), despite the obstacles remaining to be overcome before a real-data application. Neither visco-elastic nor 3D effects are adressed. Thus this work does not exclude the possibility of strong reservoir-specific spectral anomalies

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Sin, Irina. "Modélisation numérique d’écoulement diphasique compressible et transport réactif en milieux poreux - Applications à l'étude de stockage de CO2 et de réservoir de gaz naturel." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENMP, 2015. http://www.theses.fr/2015ENMP0058.

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Abstract:

Les activités humaines dans la subsurface se développent rapidement (stockage de déchets,nouvelles techniques minières, stockage à haute fréquence de l’énergie), alors que dans le même temps les attentes du public et des autorités s’intensifient. L’évaluation de chaque étape de ces opérations souterraines repose sur des études détaillées de la sûreté et des impacts environnementaux.Elles reposent sur des simulateurs élaborés et sur de la modélisation multiphysique. Avec leur approche orientée processus, les simulations en transport réactifs proposent une méthode efficace pour comprendre et prévoir le comportement de ces systèmes complexes, à différentes échelles de temps et d’espace.Le but de ce travail est d’intégrer la résolution de l’écoulement diphasique compressible dans le cadre de codes de transport réactifs à l’aide d’une méthode de séparation d’opérateurs. Un module multiphasique a été créé dans le code de transport réactif HYTEC. Une nouvelle approche a ensuite été développée pour coupler écoulement multicomposant multiphasique compressible, description de propriétés thermo-dynamiques complexes pour les fluides, avec des codes de transport réactif. La méthode a été intégrée dans HYTEC. Des cas de validation sont proposés, puis des exemples d’application pour la simulation du stockage souterrain de CO2 et des impuretés associées
Human activity in the subsurface has rapidly been expanding and diversifying (waste disposal, new mining technologies, high-frequency storage of energy), while the public and regulatory expectations keep growing. The assessment of each step of underground operations requires careful safety and environmental impact evaluations. They rely on elaborate simulators and multiphysics modeling. With its process-based approach, reactive transport simulation provides an effective way to understand and predict the behavior of such complex systems at different time and spatial scale.This work aims at incorporating a compressible multiphase flow into conventional reactive transport framework by an operator splitting approach. A multiphase flow module is developed in the HYTEC reactive transport software. A new approach is then developed to fully couple multiphase multicomponent compressible flow, the complex thermodynamic description of the fluid properties, with existing reactive transport codes. The method is implemented in HYTEC. Some validation is provided, before application to the simulation of underground storage of CO2 and associated impurities

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Perlot, Céline. "INFLUENCE DE LA DÉCALCIFICATION DE MATERIAUX CIMENTAIRES SUR LES PROPRIÉTÉS DE TRANSFERT : APPLICATION AU STOCKAGE PROFOND DE DÉCHETS RADIOACTIFS." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00274268.

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Abstract:

Les matériaux cimentaires ont été retenus afin de composer la barrière ouvragée du site français de stockage des déchets nucléaires en formation géologique profonde. Ce choix se justifie par les capacités physico-chimiques propres aux bétons : les hydrates de la matrice cimentaire (CSH) et le pH de sa solution interstitielle contribuent à la rétention des radionucléides ; d'autre part la compacité de ces matériaux limite le transport d'éléments.
Il convient de s'assurer de la pérennité de cette structure pendant une durée au moins égale à celle de la vie des déchets (jusqu'à 100 000 ans). Sa durabilité a été éprouvée par l'évolution des propriétés de transfert en fonction de la décalcification de matériaux cimentaires, altération traduisant le vieillissement de l'ouvrage.

Deux modes de dégradation ont ainsi été appliqués tenant compte des différentes interactions physico-chimiques induites par la formation hôte.

Le premier, de type statique, a consisté en une décalcification accélérée par le nitrate d'ammonium. Il simule l'altération de la barrière ouvragée par les eaux souterraines. La cinétique de la dégradation a été estimée par le suivi du calcium lixivié et l'avancée du front de dissolution de l'hydroxyde de calcium.
Pour évaluer l'impact de la décalcification, les échantillons ont été caractérisés à l'état sain puis dégradé, en termes de microstructure (porosité, distribution porosimétrique) et de propriétés de transfert (diffusivité, perméabilité au gaz et à l'eau).
L'influence de la nature du liant (CEM I et CEM V/A) et des granulats (calcaires et siliceux) a été observée en répétant les essais sur différentes formulations de mortiers.
A cette occasion, une importante réflexion sur la métrologie de cet essai a été menée.

Le deuxième mode de dégradation, dynamique, a été réalisé par un perméamètre environnemental. Il recrée les sollicitations subies par l'ouvrage lors de sa phase de resaturation post-fermeture (pression hydraulique imposée par la couche géologique et exothermicité des déchets).
Cet appareillage, basé sur le principe d'une cellule triaxiale, a permis de fixer un gradient de pression entre 2 et 10 MPa et une température de 20 à 80°C. La variation de la perméabilité à l'eau en fonction de ces deux paramètres expérimentaux, découplés et couplés, a été mesurée et reliée aux modifications microstructurales des échantillons.

Mots clés : décalcification, CEM I, CEM V/A, diffusivité, perméabilité au gaz, perméabilité à l'eau, porosimétrie mercure, dégradation par nitrate d'ammonium, perméamètre environnemental, gradient de pression, température, stockage nucléaire souterrain.

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Hagemann, Birger. "Numerical and Analytical Modeling of Gas Mixing and Bio-Reactive Transport during Underground Hydrogen Storage." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0328/document.

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Abstract:

En rapport avec la transition énergétique, d’importantes capacités de stockage énergétique sont nécessaires pour intégrer la forte variation de la production énergétique au travers des centrales éoliennes et photovoltaïques. La transformation de l’énergie électrique en énergie chimique sous forme d’hydrogène est l’une des possibles techniques. La technologie de stockage de l’hydrogène souterrain, selon laquelle l’hydrogène est stocké dans les formations souterraines semblables au stockage du gaz naturel est actuellement un axe de recherche de plusieurs états européens. Par comparaison au stockage du gaz naturel dans les formations souterraines et qui est établie depuis de nombreuses années, l'hydrogène a montré des différences significatives dans son comportement hydrodynamique et biochimique. Ces aspects ont été étudiés dans la présente thèse en utilisant différentes approches analytiques et numériques
In the context of energy revolution large quantities of storage capacity are required for the integration of strongly fluctuating energy production from wind and solar power plants. The conversion of electrical energy into chemical energy in the form of hydrogen is one of the technical possibilities. The technology of underground hydrogen storage (UHS), where hydrogen is stored in subsurface formations similar to the storage of natural gas, is currently in the exploratory focus of several European countries. Compared to the storage of natural gas in subsurface formations, which is established since many years, hydrogen shown some significant differences in its hydrodynamic and bio-chemical behavior. These aspects were investigated in the present thesis by different analytical and numerical approaches

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Kazantsev, Alexandre. "Perturbations d'amplitude du bruit ambiant au droit des hétérogéneités : étude de faisabilité pour l'exploration et la surveillance de réservoirs multi-fluide." Electronic Thesis or Diss., Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM075.

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Abstract:

L'objet de cette thèse est l'étude des possibles mécanismes élastiques expliquant l'amplification du bruit ambiant au droit de certains réservoirs multi-phasiques. Trois jeux de données sont traités. La signature spectrale observée d'un réservoir de vapeur géothermique est différente de celle d'un stockage de gaz. Dans une approche empirique, un algorithme de classification permet d'extraire et de cartographier les anomalies que l'on présume liées au réservoir. Un travail de modélisation est effectué pour tenter d'expliquer les anomalies mesurées. Dans les données réelles, une forte présence de modes supérieurs d'ondes de Rayleigh est détectée. On modélise numériquement en 2D la propagation de ces modes à travers un réservoir placé au sein d'une structure géologique réaliste. La réponse simulée du réservoir se révèle trop faible par rapport aux observations de terrain. Néanmoins, on parvient à inverser les faibles perturbations d'amplitude synthétiques pour la position du réservoir, dans des modèles de référence simples. Cette méthode pourrait être utilisable pour l'imagerie à partir de faibles variations d'amplitudes dans le cadre du monitoring. Pour ce qui est de fortes anomalies observées sur le terrain , il est à noter que les effets visco-élastiques, les effets 3D, et les effets liés à un éventuel champ incident diffus n'ont pas été pris en compte dans la modélisation. Ainsi ce travail n'exclut pas la possibilité de telles anomalies liées à la présence d'un réservoir
This PhD work investigates the possible elastic mechanisms behind the ambient noise amplification above multi-phase fluid reservoirs. Three datasets are analysed above different reservoirs. The observed spectral signature is different in the gas storage and geothermal contexts. A non-supervised algorithm for amplitude spectrum classification is developed, allowing to extract and map the relevant attributes of a multi-phase fluid presence. As a first modelling step, a wavefield characterisation methodology is applied to determine the composition of the ambient noise. It reveals the presence of strong Rayleigh overtones. Numerical 2D elastic modelling is used to simulate the propagation of overtones across a reservoir within a realistic geological structure. The modelled reservoir response is too small compared to the real data. However, the small amplitude perturbations arising in the numerical simulations are successfully inverted for the position of the reservoir, in simple background models. The developed method could in theory be used for imaging small time-lapse amplitude variations (monitoring), despite the obstacles remaining to be overcome before a real-data application. Neither visco-elastic nor 3D effects are adressed. Thus this work does not exclude the possibility of strong reservoir-specific spectral anomalies

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Perlot, Céline. "Influence de la décalcification de matériaux cimentaires sur les propriétés de transfert : application au stockage profond de déchets radioactifs." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30211.

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Abstract:

Les matériaux cimentaires ont été retenus afin de composer la barrière ouvragée du site français de stockage des déchets nucléaires en formation géologique profonde. Ce choix se justifie par les capacités physico-chimiques propres aux bétons : les hydrates de la matrice cimentaire (CSH) et le pH de sa solution interstitielle contribuent à la rétention des radionucléides ; d'autre part la compacité de ces matériaux limite le transport d'éléments. Il convient de s'assurer de la pérennité de cette structure pendant une durée au moins égale à celle de la vie des déchets (jusqu'à 100 000 ans). Sa durabilité a été éprouvée par l'évolution des propriétés de transfert en fonction de la décalcification de matériaux cimentaires, altération traduisant le vieillissement de l'ouvrage. Deux modes de dégradation ont ainsi été appliqués tenant compte des différentes interactions physico-chimiques induites par la formation hôte. Le premier, de type statique, a consisté en une décalcification accélérée par le nitrate d'ammonium. Il simule l'altération de la barrière ouvragée par les eaux souterraines. La cinétique de la dégradation a été estimée par le suivi du calcium lixivié et l'avancée du front de dissolution de l'hydroxyde de calcium. Pour évaluer l'impact de la décalcification, les échantillons ont été caractérisés à l'état sain puis dégradé, en terme de microstructure (porosité, distribution porosimétrique) et de propriétés de transfert (diffusivité, perméabilité au gaz et à l'eau). L'influence de la nature du liant (CEM I et CEM V/A) et des granulats (calcaires et siliceux) a été observée en répétant les essais sur différentes formulations de mortiers. A cette occasion, une importante réflexion sur la métrologie de cet essai a été menée. Le deuxième mode de dégradation, dynamique, a été réalisé par un perméamètre environnemental. Il recrée les sollicitations subies par l'ouvrage lors de sa phase de resaturation post-fermeture (pression hydraulique imposée par la couche géologique et exothermicité des déchets). Cet appareillage, basé sur le principe d'une cellule triaxiale, permet de fixer un gradient de pression entre 2 et 10 MPa et une température de 20 à 80°C. La variation de la perméabilité à l'eau en fonction de ces deux paramètres expérimentaux, découplés et couplés, a été mesurée et reliée aux modifications microstructurales des échantillons
Cementitious materials have been selected to compose engineering barrier system (EBS) of the french radioactive waste deep repository, because of concrete physico-chemical properties: the hydrates of the cementitious matrix and the pH of the pore solution contribute to radionuclides retention; furthermore the compactness of these materials limits elements transport. The confinement capacity of the system has to be assessed while a period at least equivalent to waste activity (up to 100. 000 years). His durability was sustained by the evolution of transfer properties in accordance with cementitious materials decalcification, alteration that expresses structure long-term behavior. Then, two degradation modes were carried out, taking into account the different physical and chemical interactions imposed by the host formation. The first mode, a static one, was an accelerated decalcification using nitrate ammonium solution. It replicates EBS alteration dues to underground water. Degradation kinetic was estimated by the amount of calcium leached and the measurement of the calcium hydroxide dissolution front. To evaluate the decalcification impact, samples were characterized before and after degradation in term of microstructure (porosity, pores size distribution) and of transfer properties (diffusivity, gas and water permeability). The influence of cement nature (ordinary Portland cement, blended cement) and aggregates type (lime or siliceous) was observed: experiments were repeated on different mortars mixes. On this occasion, an essential reflection on this test metrology was led. The second mode, a dynamical degradation, was performed with an environmental permeameter. It recreates the EBS solicitations ensured during the resaturation period, distinguished by the hydraulic pressure imposed by the geologic layer and the waste exothermicity. This apparatus, based on triaxial cell functioning, allows to applied on samples pressure drop between 2 and 10 MPa and temperature from 20 to 80°C. Water permeability evolution relating to experimental parameters, uncoupled or coupled, was relied to mortars microstructural modifications

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Labat, Nicolas. "Rôle de particularités sédimentaires et structurales sur le comportement de l'aquifère des sables sous-molassiques soumis aux fluctuations induites par des stockages souterrains de gaz : application à l'étude de leur influence sur l'hydrodynamisme des émergences locales." Bordeaux 3, 1998. http://www.theses.fr/1998BOR30202.

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Abstract:

Un modele geologique nouveau, de type petrolier et d'echelle regionale a ete realise dans un premier temps. Ce modele qui s'appuie sur une vision inedite du tertiaire du sud du bassin aquitain decrit une sedimentation detritique a caractere progradant. Quatre unites reservoir (lutetien, ypresien, paleocene et danien) sont identifiees et construites a partir de cartographiques issues de l'interpretation geophysique sismique appuyee sur 969 forages profonds. Les proprietes reservoir (epaisseur utile et porosite) sont decrites et calculees a partir des diagraphies. Les parametres hydrodynamiques (transmissivite et permeabilite) sont estimes en valeur regionale ou regionalisee dans la zone d'influence des stockages, a partir de l'etude de la propagation du signal periodique annuel de stockage (amplitude et phase). Les signaux piezometriques de courte periode engendres par l'influence barometrique et les marees terrestres ont fait egalement l'objet d'interpretation. A l'echelle plus locale et au droit des structures emergentes de barbotan-les-thermes et d'eugenie-les-bains, deux approches d'evaluation d'impact de l'activite des stockages ont ete menees : _ a barbotan, une evaluation d'impact en pression et sens des transferts conduite par modelisation numerique ; _ dans la region d'eugenie, un essai de detection d'impact sur le regime hydrologique de cours d'eau (riviere le bahus) soutenu par les sources diffuses ou discretes liees aux affleurements des nappes profondes le long du periclinal est de la ride d'audignon. Au plan fondamental, on pourrait dire que l'analyse sequentielle a permis d'apprehender l'heterogeneite verticale des reservoirs alors que l'analyse des signaux est plutot interpretee en terme d'anisotropie spatiale. Au plan des applications directes il a ete possible, par les techniques decrites plus haut, de definir avec une precision somme toute satisfaisante, l'importance de l'impact de l'activite de stockage de gaz menee par elf aquitaine vis a vis de deux autres activites majeures, thermalisme et usage agricole.

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Sin, Irina. "Modélisation numérique d’écoulement diphasique compressible et transport réactif en milieux poreux - Applications à l'étude de stockage de CO2 et de réservoir de gaz naturel." Thesis, Paris, ENMP, 2015. http://www.theses.fr/2015ENMP0058/document.

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Abstract:

Les activités humaines dans la subsurface se développent rapidement (stockage de déchets,nouvelles techniques minières, stockage à haute fréquence de l’énergie), alors que dans le même temps les attentes du public et des autorités s’intensifient. L’évaluation de chaque étape de ces opérations souterraines repose sur des études détaillées de la sûreté et des impacts environnementaux.Elles reposent sur des simulateurs élaborés et sur de la modélisation multiphysique. Avec leur approche orientée processus, les simulations en transport réactifs proposent une méthode efficace pour comprendre et prévoir le comportement de ces systèmes complexes, à différentes échelles de temps et d’espace.Le but de ce travail est d’intégrer la résolution de l’écoulement diphasique compressible dans le cadre de codes de transport réactifs à l’aide d’une méthode de séparation d’opérateurs. Un module multiphasique a été créé dans le code de transport réactif HYTEC. Une nouvelle approche a ensuite été développée pour coupler écoulement multicomposant multiphasique compressible, description de propriétés thermo-dynamiques complexes pour les fluides, avec des codes de transport réactif. La méthode a été intégrée dans HYTEC. Des cas de validation sont proposés, puis des exemples d’application pour la simulation du stockage souterrain de CO2 et des impuretés associées
Human activity in the subsurface has rapidly been expanding and diversifying (waste disposal, new mining technologies, high-frequency storage of energy), while the public and regulatory expectations keep growing. The assessment of each step of underground operations requires careful safety and environmental impact evaluations. They rely on elaborate simulators and multiphysics modeling. With its process-based approach, reactive transport simulation provides an effective way to understand and predict the behavior of such complex systems at different time and spatial scale.This work aims at incorporating a compressible multiphase flow into conventional reactive transport framework by an operator splitting approach. A multiphase flow module is developed in the HYTEC reactive transport software. A new approach is then developed to fully couple multiphase multicomponent compressible flow, the complex thermodynamic description of the fluid properties, with existing reactive transport codes. The method is implemented in HYTEC. Some validation is provided, before application to the simulation of underground storage of CO2 and associated impurities

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Liu, JiangFeng. "Etanchéité de l’interface argilite-bentonite re-saturée et soumise à une pression de gaz, dans le contexte du stockage profond de déchets radioactifs." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2013. http://www.theses.fr/2013ECLI0011/document.

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Abstract:

En France, le système de stockage profond de déchets radioactifs envisagé est constitué d’une barrière naturelle (roche hôte argileuse, argilite) et de barrières artificielles, comprenant des bouchons d’argile gonflante (bentonite)-sable pour son scellement. L'objectif de cette thèse est d’étudier l’efficacité du gonflement et du scellement des bouchons placés dans l’argilite, sous l’effet, à la fois, d’une pression d’eau et d’une pression de gaz (tel que formé dans le tunnel). Pour évaluer la capacité de scellement du bouchon bentonite/sable partiellement saturé en eau, on a évalué sa perméabilité au gaz Kgaz sous pression de confinement variable (jusqu’à 12MPa). L'étanchéité au gaz (Kgaz < 10-20m2) est obtenue sous confinement Pc≥9MPa si la saturation est d’au moins 86-91%. Par ailleurs, nous avons évalué le gonflement et l'étanchéité du bouchon de bentonite-sable imbibé d’eau dans un tube d’argilite ou de Plexiglas-aluminium lisse ou rugueux. La présence de gaz diminue la pression effective de gonflement (et la pression de percée de gaz) à partir d’une pression Pgaz= 4 MPa. Après saturation complète en eau, l’écoulement continu de gaz au travers du bouchon seul se fait à Pgaz=7-8MPa s’il dispose d’une interface lisse avec un autre matériau (tube métallique), alors que celui au travers de l’ensemble bouchon/argilite a lieu à Pgaz=7-7,5MPa. Le passage à travers le bouchon gonflé au contact d’une interface rugueuse se fait à une pression de gaz bien supérieure à la pression de gonflement du bouchon. Les essais de percée de gaz montrent que l'interface et l'argilite sont deux voies possibles de migration de gaz lorsque l’ensemble bouchon/roche hôte est complètement saturé
In France, the deep underground nuclear waste repository consists of a natural barrier (in an argillaceous rock named argillite), associated to artificial barriers, including plugs of swelling clay (bentonite)-sand for tunnel sealing purposes. The main objective of this thesis is to assess the sealing efficiency of the bentonite-sand plug in contact with argillite, in presence of both water and gas pressures. To assess the sealing ability of partially water-saturated bentonite/sand plugs, their gas permeability is measured under varying confining pressure (up to 12MPa). It is observed that tightness to gas is achieved under confinement greater than 9MPafor saturation levels of at least 86-91%. We than assess the sealing efficiency of the bentonite-sand plug placed in a tube of argillite or of Plexiglas-aluminium (with a smooth or a rough interface). The presence of pressurized gas affects the effective swelling pressure at values Pgas from 4MPa. Continuous gas breakthrough of fully water-saturated bentonite-sand plugs is obtained for gas pressures on the order of full swelling pressure (7-8MPa), whenever the plug is applied along a smooth interface. Whenever a rough interface is used in contact with the bentonite-sand plug, a gas pressure significantly greater than its swelling pressure is needed for gas to pass continuously. Gas breakthrough tests show that the interface between plug/argillite or the argillite itself are two preferential pathways for gas migration, when the assembly is fully saturated

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Fan, Jinyang. "Recherche de propriétés de fatigue dommages et dilatance de roche sous chargement cyclique discontinu." Thesis, Côte d'Azur, 2017. http://www.theses.fr/2017AZUR4030/document.

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Abstract:

Étant donné que le stockage de gaz naturel ou d’air comprimé dans des niveaux souterrains constitués de sel joue un rôle essentiel pour assurer l'approvisionnement en énergie sur le long terme, le gouvernement chinois a construit de nombreux lieu de stockage dans ces niveaux géologiques ces dernières années. En raison des variations saisonnières de la pression gaz / air, les entrepôts subissent des chargements cycliques qui provoquent la fatigue des roches et conduisent à des risques de rupture qu’il faut maîtriser pour des raisons liées à la sécurité et à l'environnement. La compréhension des processus de fatigue discontinue du sel sous chargement cyclique est donc très importante et fait l'objet de cette étude, qui se concentre sur des recherches expérimentales et le développement de modèles constitutifs décrivant la déformation sous fatigue. Cette thèse s’articule suivant la méthodologie suivante : ① des essais de chargement cyclique classique pour étudier les propriétés basiques de la fatigue dans le sel. ② des tests de charge cyclique discontinu pour explorer les processus de fatigue discontinue. ③ l’instrumentation pour détecter les émissions acoustiques afin de suivre l'évolution des dommages causés par la fatigue dans le sel. ④ Le développement à la base des résultats expérimentaux obtenus de modèle constitutif pour la fatigue discontinue
Since the salt cavern storage of natural gas and compressed air plays a critical role in ensuring the energy supply and adjusting the seasonal imbalance of power, China government has been constructing numerous new storages in recent years. Because of the seasonal of the seasonal variations of the gas/air pressure, the storages undergo cyclic loading, which causes rock fatigue and induces the associated safety and environmental hazards. The investigation of the discontinuous fatigue of salt under cyclic loading is therefore very important and is the subject of this study, which focuses on the experimental investigations and the development of the constitutive models describing the fatigue deformation. This thesis includes the following principal parts: ① Conventional cyclic loading testing to investigate the basic properties of fatigue in salt. ② Discontinuous cyclic loading tests testing to investigate the discontinuous fatigue. ③ Acoustic emission detecting experimentation to track the evolution of the fatigue damage in the salt. ④ Development of the fatigue life model and constitutive model for the discontinuous fatigue, based on the obtained experimental results

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Maurer, Olivier. "Étude de la distribution des espèces soufrées et de la formation de l'hydrogène sulfuré dans les stockages de gaz naturel en aquifère." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1992. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00569430.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'étudier la formation de l'hydrogène sulfuré (H2S) dans les aquifères utilisés pour le stockage de gaz naturel. L'étude des données de qualité gaz disponibles au global des stations nous a tout d'abord montré que la production d'H2S était marginale à l'échelle des volumes mis en jeu. Puis le développement de méthodologies analytiques et un programme d'analyse du gaz en tête de puits d'exploitation ont permis de souligner le rôle majeur tenu par la périphérie du stockage saturée en eau. Enfin une approche géochimique pluridisciplinaire - minéralogique, bactériologique, statistique, thermodynamique (calculs d'équilibres au moyen du logiciel CHIMERE) et isotopique - a identifié les acteurs de la formation d'H2S. Il s'agit de la combinaison entre, d'une part la désulfuration naturelle induite par le mélange du gaz injecté pauvre en H2S avec une eau plus ou moins chargée en H2S, et d'autre part une production d'H2S directement induite par la qualité du gaz injecté. Cette production a plusieurs origines. Il s'agit d'une acidification qui enrichit le système en H2S dissous et en H2S gazeux. Cette acidification est générée par la dissolution instantanée d'une partie du dioxyde de carbone du gaz naturel injecté (C02g), par l'oxydation possible du méthane injecté (CH4), et par la précipitation de sulfures de fer (FeS-FeS2) D'autres transformations chimiques, minimes à l'échelle du Stockage, sont aussi responsables de la production de sulfures dissous. Il s'agit de l'hydrolyse totale et rapide de l'oxysulfure de carbone (COS) injecté, de la réduction d'une part infime mais suffisante des sulfates (SO42-), par biocatalyse ou bien directement mais lentement par le méthane injecté. Il peut s'agir aussi de la lixiviation lente des sulfures de fer. On observe alors dans la bulle de gaz un gradient en sulfures dissous opposant une zone centrale pratiquement désulfurée à une périphérie sulfurée. Les soutirages de gaz ramènent une proportion croissante de gaz chargé en H2S. La production d'H2S est en partie contrôlée au niveau de la zone de soutirage par une précipitation de sulfures de fer selon la disponibilité du fer ferreux et ce contrôle est en partie responsable en début de soutirage des teneurs nulles en H2S du gaz soutiré. La consommation de sulfates est suffisamment faible pour être indécelable par l'analyse physico-chimique des eaux de stockage lorsqu'elles sont riches en sulfates. Ainsi, suite au stockage de gaz naturel acide, les eaux contenant une quantité non négligeable de sulfures (> 4 mg/l) ou de sulfates, produiront suffisamment d'H2S pour nécessiter la désulfuration du gaz destocké. Cette production peut être minimisée au moyen d'une gestion optimisée du stockage du gaz, tel que par un équilibrage du rapport volume de gaz injecté sur volume de gaz soutiré : ce rapport doit rester supérieur à 1 pour éviter le déstockage de gaz "ancien", périphérique, chargé en H2S. La production d'H2S peut dans ce cas se concrétiser à terme par une désulfuration des eaux de la zone centrale du stockage. La phase d'acidification par le C02g est suivie par un tamponnage par les carbonates solides, plus ou moins importante selon la minéralogie des stockages et qui, avec la dissolution du C02g et l'oxydation potentielle du méthane, est directement responsable d'une carbonatation générale et significative des eaux de stockage. Par ailleurs, une synthèse isotopique sur l'ensemble des stockages de gaz du Bassin de Paris a montré que les aquifères d'âges Trias supérieur et Lusitanien sont affiliés : on observe que les sulfates de l'ensemble des aquifères de stockage étudiés ont la marque isotopique d'un sulfate triasique ayant subi une bioréduction croissante. Cette bioréduction a pris place dans un système qui a permis des réhomogénéisations isotopiques à chaque étape de l'écoulement du fluide porteur du sulfate originel triasique. On a aussi mis en évidence des phénomènes de mélange entre des fluides de minéralisation plus ou moins importante dans chacun des stockages étudiés. Ce mélange est le résultat de mouvements de fluides verticaux et horizontaux induits par la respiration du stockage. Cette étude a permis de souligner l'intérêt que représente pour son exploitant le suivi de la qualité de l'eau du Stockage de gaz naturel en aquifère. Ce suivi peut être réalisé au moyen d'outils adaptés : prélèvements et analyses d'eau et de gaz, en fond ou en tête de puits; constitution et traitement de fichiers de données; utilisation des méthodes isotopiques ... . Il a aussi été réalisé, pour la première fois en France, un prélèvement bactérien dans une carotte nouvellement échantillonnée dans un niveau saturé en gaz stocké. Il s'agit de la seule technique véritablement significative pour l'étude bactérienne de tels milieux.

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Reiche-De, Vigan Stéphanie. "Le droit et l'espace souterrain. Enjeux de propriété et de souveraineté en droit international et comparé." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE3044.

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Abstract:

L’espace souterrain, qui s’étend depuis la surface des terres émergées et des fonds marins jusqu’au centre de la Terre, est délaissé par le droit international. Aucune règle de droit international positif ne vient réglementer l’utilisation que les Etats font de leur espace souterrain territorial, cette utilisation et le régime de la propriété souterraine faisant partie de leur domaine réservé. Si les normes internationales régissent l’utilisation de l’espace souterrain extra-territorial, celui des grands fonds marins et celui de l’Antarctique, elles n’appréhendent l’espace souterrain qu’en termes d’utilisation et de mise en valeur des ressources minérales. De ce régime juridique d’exploration et d’exploitation des ressources minérales dépend d’ailleurs le statut juridique de l’espace souterrain qui va de la pleine souveraineté de l’Etat côtier à l’exclusion de toute appropriation nationale ou individuelle. Devant la multiplication des utilisations souterraines et face aux dommages environnementaux et aux violations des droits de l’homme liés à certaines de ces utilisations, le droit international doit réinvestir l’espace souterrain et notamment le contenu et l’étendue des droits qui le concernent tant dans l’ordre interne qu’international afin d’en réglementer la mise en valeur et d’en assurer la protection
Until today, there has been little interest of international Law concerning the earth’s subsurface, as the space that extends from the surface of the soil or of the seabed to the center of the earth. On the one hand, there is no rule of international law that regulates the use Sovereign States have of their territorial subsurface. It is currently understood that subsburface activities and property law that regulates them, are within domestic jurisdiction only and do not come under international law scrutinity as they waive the exercice of an absolute independance of States. On the other hand, the existing rules of international law that regulates extraterritorial subsurface, notably the seabed and ocean floor and subsoil thereof beyond national jurisdiction and the Antarctic, consider the earth’s subsurface mostly in terms of use and exploitation of mineral resources. Faced with the evergrowing uses of the subsurface that are solely used for extraction or for injection and storing, and regarding the impacts of some underground activities on the environment and on human rights, International Law must play a role by regulating the content and extent of rights that are exercised over the earth’s subsurface inside and outside territorial jurisdiction for development and protection purposes

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Bérest, Pierre. "Problemes de mécanique associes au stockage souterrain." Paris, ENMP, 1989. http://www.theses.fr/1989ENMP0124.

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Abstract:

Analyse du probleme de la creation de cavernes dans le sol et de leur stabilite mecanique; solution exacte du probleme d'une cavite spherique en milieu viscoplastique; technique de mesure du volume de ces cavernes; stabilite de certains processus irreversibles; calculs applicables a la methode convergence-confinement; solution du probleme de la source de chaleur en milieu plastique et viscoplastique. Deux annexes sont consacrees aux problemes generaux de la securite des stockages d'hydrocarbures et de l'enfouissement des dechets dans le sel

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Ari, Julien. "Développement de verres spéciaux adaptés à la photonique moyen infrarouge pour des applications détection et mesure de gaz." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S151/document.

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Abstract:

Le réchauffement climatique dû à l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre constitue l’une des problématiques majeures actuelles. Dans ce contexte, le stockage du CO2 dans des réservoirs géologiques se présente comme un moyen susceptible de limiter les conséquences de ces émissions sur l’environnement. Pour des raisons sécuritaires, cette méthode de gestion nécessite une surveillance continue des réservoirs de stockage à l’aide de capteur IR pouvant descendre dans les puits. L’application de cette technologie nécessite également de connaître le comportement du CO2 lors des différentes étapes de stockage, notamment lorsqu’il est dans son état supercritique. C’est pourquoi la microfluidique est actuellement utilisée afin de simuler et comprendre les phénomènes liés à l’injection et au stockage du CO2 sous forme supercritique. La mise en œuvre d’une telle approche requiert : (i) le développement de nouvelles solutions compactes pour la surveillance in situ des réservoirs en continu pour sécuriser les sites de stockage et; (ii) la bonne compréhension du comportement du CO2 lors des différentes étapes de stockage.Le premier axe de recherche consiste à synthétiser des matériaux vitreux afin d’optimiser l’efficacité d’un capteur optique de CO2 pour la surveillance des sites de stockage en aquifère salin et susceptible de détecter d’autres gaz, tels le méthane ou le monoxyde de carbone. Le capteur doit pouvoir être déployé en profondeur et capable de détecter des concentrations inférieures à 1000 ppmv pour repérer rapidement d’éventuelles fuites. Les verres de chalcogénures dopés avec des ions de terres rares spécifiques, peuvent produire une luminescence qui peut ensuite être utilisée pour détecter les signatures infrarouges de toutes les molécules possédant des bandes d'absorption dans la région spectrale 3-5 µm. Les compositions vitreuses Ga5Ge20Sb10(Se,S)65 (%mol.) dopées Pr3+ et Dy3+ ont été développées en vue de réaliser un capteur environnemental de CO2. Le potentiel de ces matériaux pour la multidétection de gaz (CO2, CH4 et CO) a également été exploré.Les systèmes microfluidiques HP/HT actuels ne permettent pas de coupler simultanément la spectroscopie infrarouge et Raman à ces dispositifs. Ce problème est dû à l’utilisation du verre Pyrex associé au wafer de silicium pour la fabrication des microréacteurs. C’est pourquoi le deuxième axe de recherche développé au cours de cette thèse vise à explorer différents systèmes vitreux pour trouver une alternative au Pyrex. Le verre en question doit présenter le meilleur compromis entre les propriétés optiques, thermomécaniques et électriques visées. Ainsi, des verres à base de GeO2 ont été développés pour répondre aux spécifications attendues, telle que le procédé de collage anodique utilisé pour fixer le verre au wafer de silicium. La composition vitreuse retenue pour les tests est 70GeO2-15Al2O3-10La2O3-5Na2O (%mol.)
Global warming due to the increase of greenhouse gas emissions is one of the main current challenges. In this context, the CO2 storage in geological reservoirs appears as a likely way to limit the consequences of these emissions on the environment. For safety reasons, this management method requires continuous monitoring of the storage tanks by using IR sensors who can go down into the wells. The application of this technology also requires to know the CO2 behavior during various storage steps, in particular when it is in its supercritical state. This is why microfluidics is currently used to simulate and understand the phenomena related to the injection and storage of CO2 in supercritical form. The implementation of such approach requires: (i) the development of novel compact solutions for in situ continuous gas monitoring to secure the storage site and; (ii) a better understanding of the CO2 behavior during the different storage steps.The first research axis of this thesis has consisted in developing vitreous active materials to increase the efficiency of optical CO2 sensor (and eventually other gas like CH4 or CO) for their continuous monitoring in saline aquifer storage sites. This sensor must be able to be deployed in depth and be sensitive to CO2 concentrations below 1000 ppmv to quickly identify any leak. Chalcogenide glasses doped with specific rare earth ions may provide broadband luminescence that can be used to detect infrared signatures of all molecules whose absorption bands are located in the 3-5 µm spectral region. Glass compositions Ga5Ge20Sb10(Se,S)65 (mol.%) doped Pr3+ and Dy3+ have been developed in order to be integrated into a functional environmental CO2 sensor. The multi-sensing gas (CO2, CH4 and CO) potential of these materials has also been investigated.Current HP/HT microfluidic systems do not allow coupling FTIR and Raman spectroscopies. This problem is due to the using of Pyrex glass for the manufacture of these microreactors. That is why the second research axis developed during this thesis has consisted in exploring various vitreous systems to propose an alternative to the Pyrex glass. The target glass had to demonstrate the best compromise between the desired optical, thermomechanical and electrical properties. In this way, glasses based on GeO2 have been developed to meet these specifications, such as the anodic bonding process used to attach the glass on the silicon wafer. The glass composition selected after the completed studies is 70GeO2-15Al2O3-10La2O3-5Na2O (mol.%)

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Dufournet, Françoise. "Adaptation des ciments magnesiens au stockage souterrain des dechets nucleaires." Paris, ENMP, 1987. http://www.theses.fr/1987ENMP0088.

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Abstract:

Une etude de la composition mineralogique des ciments fait apparaitre un enrichissement en mgo et un appauvrissement en mgcl::(2) et en eau. La maniabilite, avant prise, est regie par la teneur en mgcl::(2). Les ciments riches en mgo varient beaucoup avec leur composition. Deux ciments de composition tres differente sont soumis a lessivage intensif en soxhlet double. Cela provoque l'augmentation de la permeabilite et la migration des acces de pores vers des acces plus gros pour l'un des ciments et l'inverse pour l'autre qui est un ciment hypermagnesien

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Dufournet, Françoise. "Adaptation des ciments magnésiens au stockage souterrain des déchets nucléaires." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37604662j.

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Soubeyran, Aurélien. "Thermodynamique de stockage souterrain de fluides : Application aux cavités salines." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLM009.

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Abstract:

Dans le contexte actuel de transition énergétique, des projets cherchent à stocker de façon temporaire dans le sous-sol de nouveaux fluides (CO2, O2, H2). Ces derniers peuvent présenter des caractéristiques thermodynamiques différentes de celles des produits habituellement stockés dans ces structures, tant individuellement qu’en présence des autres espèces que l’on y retrouve (saumure, insolubles, halite). Ce mémoire cherche à modéliser un stockage en cavité saline pour faire ressortir les propriétés thermodynamiques les plus susceptibles d’en affecter le comportement et d’influer ainsi sur son mode de gestion. Dans cette optique, les modélisations effectuées sur ces nouveaux fluides sont comparées à celles réalisées pour un fluide de référence, considéré a priori comme proche (ici le CH4), pour lequel on dispose d’une validation pratique.Ce mémoire se concentre plus particulièrement sur la prise en compte des transferts de masse entre le fluide stocké et la saumure dans la modélisation. Cela nécessite d’adopter des lois d’état spécifiques pour caractériser thermodynamiquement les mélanges que ces transferts impliquent. Cela oblige également à reprendre les équations du modèle de stockage afin d’y intégrer les échanges de masse entre les phases fluides, mais aussi ceux de chaleur qu’ils induisent. Deux aspects sont traités : d’un côté, l’influence que les transferts de masse peuvent exercer sur les conditions du stockage, en le supposant à l’équilibre thermodynamique à tout instant, et de l’autre, l’évolution de ceux-ci d’un point de vue cinétique. Pour illustrer ces deux points, notamment expérimentalement, le CO2 est utilisé comme cas d’étude, en raison de sa relativement forte solubilité en saumure, et comparé au CH4, qui, à l’inverse, s’y dissout faiblement
In the current energy transition context, ongoing projects intend to temporarily store underground new fluid products (CO2, O2, H2). Their thermodynamic features may differ from those of the commonly stored products in such facilities, whether their own behavior is considered or their interactions with the other species remaining in the reservoir (brine, insoluble materials, NaCl cristal). This work aims to model a salt cavern storage to highlight the thermodynamic properties most impacting the storage behavior the most and influencing the choice of the monitoring process. For this purpose, the modeling of the storage behavior of these new products is compared to the already validated one, achieved on a comparable reference product (here the CH4).This work more specifically focuses on taking into account the mass transfers occuring between the stored fluid and the brine phases. This requires to use more complex equations of states to thermodynamically characterize of the newly considered mixtures and to adapt the equations of the global storage model to incorporate the mass exchanges between the fluid phases, as well as the heat transfers these phenomena induce. Two special aspects are addressed on the mass transfers : on the one hand, their impact on the evolution of the storage conditions, considering the thermodynamic equilibrium at any time, and, on the other, their kinetic evolution. To illustrate these two points, experimentally and numerically, CO2 is observed, due to its relatively high solubility in brine, and compared to CH4, which, inversely, hardly dissolves in it

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Rubert, Yolaine. "Contribution à la connaissance des migrations de CO2 naturel dans le Bassin du Sud-Est de la France : enseignements pour le stockage géologique du CO2 dans les réservoirs sédimentaires." Phd thesis, Université d'Orléans, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00452660.

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Abstract:

Le stockage géologique du CO2 est un des enjeux scientifiques majeurs envisagés pour contrôler le réchauffement climatique lié aux gaz à effet de serre. Le stockage en domaine sédimentaire nécessite une connaissance des facteurs stabilisant/destabilisant les réservoirs, qui peut être apportée par l'étude d'analogues naturels. L'utilisation de méthodes pétrographiques, microthermométriques et géochimiques appliquées aux carottes du forage V.Mo.2 traversant le réservoir naturel de CO2 de Montmiral (France), permettent de suivre les migrations de CO2. Dans le socle Paléozoïque, les inclusions fluides carboniques témoignent de la démixtion sous forte couverture d'un fluide aquo-carbonique chaud, probablement à la fin du Crétacé ou au Paléogène, qui marquerait le remplissage du réservoir de Montmiral. L'étude des unités sédimentaires sus-jacentes montre que le CO2 est resté confiné dans les niveaux rhéto-sinémuriens sous les marnes du Domérien à l'Oxfordien Moyen. Ces marnes jouent le rôle de barrière étanche aux fluides au cours des principaux stades de circulations reconnus. Un premier stade lié à l'extension téthysienne affecte les séries sous-jacentes aux marnes. Un deuxième stade, rattaché à la compression pyrénéenne grâce à une étude de terrain, induit une karstification des séries sus-jacentes à l'écran marneux. A la base du forage, c'est à cette période que le réservoir fuit, mais cette fuite reste confinée sous l'écran marneux. La stabilité du réservoir de Montmiral est due à la présence de l'épais niveau marneux et à la structuration en blocs du bassin de Valence et de son socle limités par des failles jouant le rôle de barrière latérale.

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Sahyouni, Farah Al. "Impact Thermo-Hydro-Bio-Chemio-Mécanique du stockage géologique souterrain de H₂." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0297.

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Abstract:

L'hydrogène issu de l'électrolyse de l'eau est considéré au stockage géologique à grande échelle pour combler l'intermittence des énergies renouvelables. Il peut être stocké soit dans des cavernes saline, soit dans des roches poreuses (les aquifères salins et les réservoirs de pétrole et de gaz épuisés). Cette thèse propose une évaluation du risque de fuite de gaz dans le cas de cavités salines et du risque d'altération biogéochimique du stock dans le cas de roches réservoirs poreuses. Le sel est un matériau polycristallin à très faible perméabilité intrinsèque dans les zones non perturbées (environ 10-21 m2). Sa capacité d'étanchéité est due aux spécificités du comportement mécanique du sel et de l'écoulement du gaz dans de tels réservoirs non conventionnels (effet Klinkenberg). Le chargement déviatorique sous faible confinement (1MPa) induit une augmentation de la perméabilité aux gaz à partir du seuil de dilatance due à la microfissuration. Ainsi, comprendre la relation complexe entre l'évolution de la perméabilité et les sollicitations mécaniques et thermiques est important pour comprendre tout risque de fuite. Ainsi, nous avons réalisé une série d'expérience sur un sel analogue (sel MDPA). La porosité du sel étudié est très faible (~1%) et sa perméabilité initiale varie de 4.5 d'ordres de grandeur. L'effet Klinkenberg n'est observé que pour les échantillons les moins endommagés. Le couplage poroélastique est presque négligeable. Le chargement déviatorique sous faible pression de confinement (1MPa) induit une augmentation de la perméabilité aux gaz à partir du seuil de dilatance due à la microfissuration. La mesure des vitesses des ondes ultrasonores lors de la compression uniaxiale montre une fermeture irréversible des microfissures préexistantes et l'ouverture de microfissures axiales perpendiculaires et parallèles à la direction de la contrainte permettant une détermination précise du seuil de dilatance. Sous une pression de confinement plus élevée (5 MPa), le matériau devient entièrement plastique, ce qui élimine l'effet d'endommagement. Sous chargement hydrostatique, la perméabilité au gaz diminue en raison d'auto-cicatrisation. Tous ces résultats montrent que le stockage souterrain de l'hydrogène dans le sel est la solution la plus sûre. Dans le cas des roches poreuses, l'injection d'hydrogène peut induire des réactions géochimiques entre les fluides et les minéraux et une consommation du stock d'hydrogène catalysée par des micro-organismes tolérant les conditions extrêmes des aquifères et réservoirs ultra-salins. Pour étudier ces phénomènes, nous avons développé un nouveau dispositif expérimental pour simuler cette activité dans des conditions (T=35°C, PH2=50bar, Pconfinement=200bar). Le gaz sortant est échantillonné automatiquement avec une vanne HP-BP et sa concentration est mesurée par le micro-chromatographe pour quantifier tout changement. Nous avons choisi de travailler avec le grès de Vosges où nous incubons la bactérie Shewanella putrefaciens qui réduit le fer en présence d’hydrogène. Son métabolisme et performance en tant que bactérie hydrogénotrophe ont d'abord été testés en batch sur une roche en poudre. Les résultats ont montré que ce type de bactéries peut réduire le fer présent en utilisant d'abord ses sources endogènes d'électrons puis l'hydrogène, préférentiellement, l'hydrogène dissous. En conditions triaxiales, l'activité bactérienne ne semble pas avoir d'impact significatif, quelles que soient la concentration initiale en hydrogène (70% ou 5%) et la fréquence d'échantillonnage. De nombreuses hypothèses sont proposées pour expliquer les différences observées entre les conditions en batch et triaxiales : l'hydrogène dissous dans les eaux résiduelles, la faible surface d'échange pour les réactions biogéochimiques dans le cas des carottes solides, la lenteur de la cinétique. Malgré les incertitudes liées à l'expérimentation, nos résultats préliminaires suggèrent que le stockage souterrain [...]
Hydrogen produced from water electrolysis appears to be the best candidate for large- scale geological storage to cover the intermittency of renewable energy. It can be stored either in salt caverns or in porous rocks like saline aquifers and depleted oil and gas reservoirs. This thesis proposes an evaluation of the risk of gas leakage in the case of salt cavities and the risk of biogeochemical alteration of the gas stock in the case of porous reservoir rocks. Rock salt is a polycrystalline material with very low intrinsic permeability in undisturbed zones (around 10-21m2). It sealing capacity is due to the specific features of salt mechanical behavior and gas flow in such unconventional reservoirs (Klinkenberg effect). Deviatoric loading under low confining pressure (1MPa) induces a moderate increase in gas permeability from the dilatancy threshold due to microcracking disturbing the impermeability. So, understanding the complex relationship between permeability evolution and the mechanical and thermal solicitations is important to survey any possible risk of leakage. So, we performed a complete set of laboratory experiments on a rock salt specimen (MDPA in the East region of France). The porosity of the studied rock salt is very low (~1%) and the initial permeability varies over 4.5 orders of magnitude. Klinkenberg effect is only observed for the less damaged samples. The poroelastic coupling is almost negligible. Deviatoric loading under low confining pressure (1MPa) induces a moderate increase in gas permeability from the dilatancy threshold due to microcracking. Measurement of ultrasonic wave velocities during uniaxial compression showed an almost irreversible closure of pre-existing microcracks and the opening of axial microcracks that are perpendicular and parallel to the stress direction allowing a precise determination of the dilatancy threshold. Under higher confining pressure (5MPa), the material becomes fully plastic which practically eliminates damage. Under hydrostatic loading, gas permeability decreases because of the self-healing process. All these results give strong confidence in that underground hydrogen storage in salt caverns is the safest solution. In the case of porous reservoir rocks, hydrogen injection can induce geochemical redox reactions between the fluids and minerals and unwanted consumption of hydrogen stock catalyzed by microorganisms tolerating extreme conditions of deep saline aquifers and reservoirs.To study these phenomena, we developed a new experimental device to simulate the biochemical activity under extreme conditions (T=35°C, PH2=50bar, Pconfinement=200bar). The outflowing gas was automatically sampled with a HP-LP valve and the concentration was measured with a micro-gas chromatograph to quantify any change due to hydrogen bio-consumption. We chose to work on the Vosges sandstone where we incubate the Shewanella putrefaciens bacteria that reduce iron in the presence of hydrogen to produce energy. Its metabolism and performance as hydrogenotrophic bacteria were first tested in batch conditions on a rock powder. Results showed that this type of bacteria can reduce the iron present in the medium using endogenous sources of electrons first then hydrogen in the medium but preferentially dissolved hydrogen. Under triaxial conditions, the bacterial activity doesn’t seem to have a significant impact, whatever the initial hydrogen concentration (70% or 5%) and the sampling frequency (one or three days). Many hypotheses are proposed to explain the observed differences between batch and triaxial conditions: the scarcity of dissolved hydrogen in residual water, the low exchange surface for biogeochemical reactions in the case of solid core samples, the slow kinetic of hydrogen consumption by S. Despite the remaining uncertainties related to our experiments, our preliminary results suggest that the underground storage of pure hydrogen in porous reservoir rocks is not severely threatened by [...]

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Gaombalet, Jérôme. "Modélisation du gonflement des argiles et de ses effets sur les ouvrages de stockage souterrain." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000854.

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Abstract:

Le travail qui est présenté dans ce document a été réalisé au laboratoire G.3S (Groupement pour l'étude des Structures Souterraines de Stockage) de l'Ecole Polytechnique, à Palaiseau. Le G.3S est un G.I.P. (Groupement d'Intérêt Public) fonctionnant grâce à la réalisation de contrats de recherches industrielles. Ces recherches, à caractère expérimental ou de modélisation numérique, portent pour la plupart sur les roches intéressant le stockage souterrain, de déchets radioactifs en particulier. L'accent est mis sur les différents couplages thermohydromécaniques (THM) susceptibles d'intervenir, au champ proche comme au champ lointain.

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Faure, Pierre. "Application des techniques de géochimie organique pétrolière à l'étude de problèmes environnementaux : polluants organiques, inertage et stockage des déchets." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL049N.

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Abstract:

Le rejet des contaminants, leur transfert par dissémination dans l'environnement ou par concentration dans des matrices d'inertage, et leur piégeage naturel dans des sédiments ou artificiel dans des sites de stockage appropriés, correspondent aux trois étapes fondamentales du " cycle " des pollutions organiques. Or, ces éléments du cycle des polluants (source - transfert - piège) sont également ceux qui gouvernent le cycle des matières premières et en particulier du pétrole. La caractérisation des roches-mères, l'étude de la migration des huiles et la recherche de pièges à hydrocarbures sont en effet les principales préoccupations de l' exploration pétrolière qui a, dans cette optique, développé un ensemble d'outils analytiques performants. Afin de vérifier la faisabilité du transfert de ce " savoir-faire " pétrolier vers des préoccupations environnementales, trois exemples caractéristiques impliquant des composés organiques ont été traités : L’étude de sédiments aquatiques continentaux a révélé qu’il était possible. Dans les systèmes simples de corréler des contaminants avec leurs sources. En revanche, de telles corrélations semblent difficilement réalisables dans des systèmes plus complexes. Néanmoins, des pollutions diffuses ont pu être identifiées sur L'ensemble des échantillons étudiés et impliquent des contaminations à l’échelle des bassins versants. Les techniques développées par les pétroliers pour l'analyse des matières organiques complexes ont été appliquées aux bitumes d'inertage. Elles permettent de caractériser leur structure et leur réactivité vis-à-vis des déchets et de mettre en évidence des similitudes entre bitumes industriels el naturels utilisables comme analogues naturels. La réactivité de la matière organique associée aux sédiments d'un site potentiel pour Le stockage souterrain de déchets nucléaires a été étudiée. Des oxydations à 60°C et 100°C ont été réalisées durant 2 à 4096 heures et ont permis de déterminer trois phases successives: la première est marquée par des processus d'évaporation et d'adsorption, la seconde par la modification de la distribution des hydrocarbures, la troisième par l'oxydation du kérogène et la néogenèse de composés mobilisables. Les résultats présentés dans ce mémoire suggèrent de poursuive l’adaptation de l'approche de géochimie pétrolière aux problématiques environnementales. Ils montrent que le potentiel analytique de la géochimie pétrolière est en mesure d’apporter des informations importantes dans le traçage des pollutions et la réactivité des constituants organiques impliqués dans le cycle des polluants.

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Karimi-Jafari, Mehdi. "Comportement transitoire des cavités salines profondes." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003162.

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Abstract:

Cette étude est consacrée au comportement transitoire des cavités salines profondes. Dans la littérature, les auteurs se sont surtout intéressés au calcul du comportement des cavités salines sous chargement constant ou cyclique et à l'analyse du comportement d'éprouvettes de laboratoire en régime transitoire. Dans cette étude, on s'intéresse aux conséquences de ce dernier pour le comportement des cavités salines. Ainsi, on montre qu'une cavité est un système complexe, siège d'évolutions mécanique, thermique, chimique et hydraulique. L'importance des évolutions transitoires, notamment le rôle du fluage inverse dans l'interprétation de l'essai d'étanchéité dans une cavité saline, est mis en évidence. On caractérise le fluage par une formulation de la loi de c! omportement qui présente l'avantage, d'un point de vue pratique, de ne comporter qu'un nombre réduit de paramètres tout en rendant compte de l'essentiel de ce qui est observé en place. On discute l'apparition de la rupture en traction effective dans une cavité saline soumise à un accroissement rapide de la pression. On développe également un modèle adapté au comportement à très long terme (après abandon). Là aussi un grand nombre de phénomènes, plus ou moins couplés, interviennent, alors que la littérature existante n'en prenait en général en compte que quelques uns, ce qui pouvait conduire à une interprétation inexacte des résultats d'essais d'abandon effectués in situ.

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Joly, Patrick. "Analyse du comportement thermique d'une serre munie d'un système de stockage de chaleur souterrain." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2000. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1157.

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Abstract:

Afin de mieux gérer la consommation énergétique des serres agricoles québécoises, le projet ÉCHAS fut mis sur pied au sein du groupe de recherche THERMAUS du département de génie mécanique de l'Université de Sherbrooke. Ceci est la dernière phase du projet ÉCHAS (ÉCHangeur-Accumulateur de chaleur dans le Sol des serres). Ce projet vise à mieux comprendre la dynamique thermique des serres québécoises et à analyser leur comportement thermique lorsqu'elles sont munies d'un système de stockage de chaleur dans le sol de type ÉCHAS. Tout d'abord, la modélisation de la serre sur le logiciel commercial TRNSYS et la modélisation du sol et de l'ÉCHAS sur un code numérique développé pour le projet (baptisé Biko) sont exposés. Ces modèles sont validés par des données expérimentales et par la comparaison de leur réponse avec d'autres modèles connus. L'union de ces deux modèles permet de faire des simulations numériques de différents systèmes serres-ÉCHAS, selon leur localité géographique, leur stratégie d'exploitation (températures de confort, intégration à la ventilation normale à celle de l'ÉCHAS), et la construction de l'ÉCHAS (isolation, nombre de conduits, sol humide ou saturé, etc.). Les résultats montrent que l'ÉCHAS peut être très performant (très bon ratio énergie stockée sur énergie récupérée) et efficace (bonne économie de chauffage et d'énergie) selon sa construction et son exploitation. Il peut facilement permettre des économies de chauffage de l'ordre de 15-20%.

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Khvoenkova, Nina. "Homogénéisation d'un site de stockage et-ou d'entreposage, en milieu souterrain fracturé ou endommagé." Lyon 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LYO10108.

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Abstract:

Ce travail de thèse est consacré au développement et à la validation d'un modèle homogénéisé d'écoulement et de transport d'un polluant radioactif dans une roche fracturée à l'aide d'une méthode d'homogénéisation. Partant des données expérimentales pour des sites granitiques et calcaires on retrouve les modèles homogénéisés pour des cas physiquement différents (fracturation fine ou épaisse, différents rapports entre les coefficients de perméabilité et de diffusion, porosités et coefficients de retard). Les équations homogénéisées prennent en compte l'information du système microscopique~: l'échange entre fractures et blocs poreux, et l'information de la structure du milieu initial non-homogène. Les modèles microscopiques étudiés impliquent trois types d'échange différents. L'étude numérique des modèles homogénéisés offre des résultats très proches des simulations directes et met en évidence qu'il est possible d'utiliser des modèles homogénéisés pour des besoins industriels
This thesis is devoted to the development and the validation of homogenized flow and radioactive pollutant transport in the fractured rock obtained by homogenization method. We established homogenized models for different physical cases (thin or thick fracturation type, different relations between the permeability and diffusion coefficients, porosities and retard coefficients) from the experimental data on the granite or limestone sites. The homogenized equations keep the information on the microscopic system~: the exchange between fractures and matrix blocs and the initial nonhomogenised media. The studied microscopic models result in three different exchange types. The numerical study of homogenized models shows that the results are closes to the direct simulations. Conclusion is that it is possible to use the homogenization method for industrial needs

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Rassafi, Mohamed. "Contribution à l'étude de chaînes énergétiques solaires avec capteurs à air et stockage souterrain." Valenciennes, 1986. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/216461d0-4cdc-4c55-88de-8900a3b508a0.

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Abstract:

Principes du chauffage solaire dans les régions du nord. On donne quelques données climatiques. Caractéristiques et calculs des besoins thermiques du bâtiment. Etude des capteurs. Analyse détaillée et suivi pour un grand ball de machines de type industriel comportant une chaine énergétique capteur à air, tuyaux enterrés, sol, hall

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Joly, Patrick. "Analyse du comportement thermique d'une serre munie d'un système de stockage de chaleur souterrain." Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2000.

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Rassafi, Mohamed. "Contribution à l'étude de chaînes énergétiques solaires avec capteurs à air et stockage souterrain." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37600649c.

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Azabou, Mejda. "Modélisation et prédiction du comportement macroscopique du sel gemme dans le contexte du stockage souterrain." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2021. http://www.theses.fr/2021UPSLM012.

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Abstract:

Le dimensionnement optimal des ouvrages creusés dans les formations salines dépend de la qualité des mesures expérimentales qui servent à la formulation des lois de comportement et au calage de leurs paramètres, ainsi que des capacités prédictives de ces lois sur le court et le long terme. La réalisation d’une campagne expérimentale combinée avec une analyse de la base de données existante à MINES ParisTech, ont mis en question l’hypothèse de la représentativité des éprouvettes testées au laboratoire. L’effet de l’hétérogénéité des éprouvettes sur le comportement macroscopique du sel a été particulièrement étudié en se basant sur une investigation numérique reproduisant virtuellement les essais de laboratoire. Cette investigation a montré que l’hétérogénéité peut expliquer les anomalies souvent observées dans les mesures expérimentales et que les éprouvettes peuvent être plus petites que le volume élémentaire représentatif (VER)souhaité. Dans une démarche permettant d’élaborer une loi macroscopique et de s’affranchir des problèmes de la non représentativité des éprouvettes testées, la taille requise du VER a été corrélée à celle des hétérogénéités. La pertinence des capacités prédictives de cette loi macroscopique a été abordée et une nouvelle loi a été proposée dans le but de pallier les limitations des modèles existants en termes de la qualité de leurs prédictions à long terme
The optimal design of underground facilities in salt formations depends on the quality of the experimental measurements used to develop constitutive laws and to calibrate their parameters, as well as on the predictive abilities of these modelson the short and long term. A comprehensive experimental campaign was carried out, its analysis along with that ofthe existing experimental data base in MINES ParisTech, raised questions concerning the assumption of specimens representativity during laboratory tests. The effect of specimens heterogeneity on the macroscopic behavior of rock saltwas numerically investigated within a virtual laboratory. This investigation showed that specimens heterogeneity can explain the irregularities often observed in experimental measurements and that the tested specimens can be smaller than the required representative volume element (RVE). In an approach allowing to elaborate a macroscopic constitutivelaw and to overcome representativity related issues, the required RVE size was correlated to that of the heterogeneities.The pertinence of the predictive abilities of this macroscopic law was addressed and a new law, aiming to overcome the limitations of existing models in terms of the quality of their long term predictions, was proposed

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Schaaf, Thomas. "Couplage inversion et changement d'échelle pour l'intégration des données dynamiques dans les modèles de réservoirs pétroliers." Paris 9, 2003. https://portail.bu.dauphine.fr/fileviewer/index.php?doc=2003PA090046.

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Thorel, Luc. "Plasticité et endommagement des roches ductiles. Application au sel gemme." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00529724.

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Abstract:

Les déformations élastoplastiques (instantanées) et les mécanismes d'endommagement du sel gemme sont abordés par une étude expérimentale et théorique. Une étude bibliographique présente les mécanismes de déformation du sel gemme, et permet de dégager les différents facteurs physiques régissant le caractère ductile ou fragile du comportement du sel gemme. On situe ainsi le sel gemme par rapport aux autres géomatériaux du point de vue des propriétés mécaniques. On présente également différentes méthodes d'identification de l'endommagement des géomatériaux. Des essais de compression et d'extension axisymétriques sont présentés. La déformation volumique globale est mesurée au cours du chargement déviatorique. Cette mesure est un indicateur d'endommagement et permet en particulier d'identifier les conditions d'initiation de l'endommagement. Le chargement hydrostatique et les phases déviatoriques renseignent sur la rhéologie du matériau et sur la détérioration du sel gemme consécutive au chargement déviatorique. Les variations des paramètres élastiques sont décrites mais, étant de faible amplitude, elles ne sont pas prises en compte dans l'écriture de la loi de comportement. Une analyse des contraintes internes par le truchement d'un modèle micro-macro autocohérent permet d'éclairer les causes de la précocité de l'endommagement en extension. L'usage d'un tel modèle permet aussi de discuter la nature de l'écrouissage. A l'échelle macroscopique, un modèle de comportement élastoplastique est proposé. Il suit un écrouissage isotrope, l'écoulement est non-associé, et sa détermination s'appuie sur l'analyse de l'évolution de l'angle de dilatance en fonction de la contrainte moyenne et du paramètre d'écrouissage (la distorsion plastique). Une généralisation à l'espace tridimensionnel des contraintes (en faisant intervenir trois invariants du tenseur des contraintes) est développé et permet de présenter un résultat de calcul de creusement de galerie axisymétrique.

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Aüllo, Thomas. "Atténuation naturelle potentielle de BTEX en aquifère de stockage de gaz." Thesis, Pau, 2013. http://www.theses.fr/2013PAUU3018/document.

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Abstract:

La France est dépendante en gaz naturel dont elle importe 98% de sa consommation. Comme pour plusieurs autres pays (Etats-Unis, Canada, Grande Bretagne, Autriche, Allemagne, etc.), le stockage de gaz est principalement réalisé afin de pallier aux variations saisonnières de consommation. Grâce aux spécificités géologiques de notre territoire, ce stockage se fait essentiellement aux niveaux d’aquifères très profonds (-500 à 1000 mètres). Le gaz naturel contient en majorité du méthane mais également des traces d’autres composés tels que les BTEX (Benzène, Toluène, Ethylbenzène et les trois isomères du Xylène) qui sont connus pour leur toxicité. Ces hydrocarbures monoaromatiques peuvent se solubiliser dans l’eau de formation aux niveaux des interfaces eau/gaz. Leur biodégradation est bien moins rapide en anaérobiose qu’en aérobiose mais un potentiel d’atténuation naturelle des BTEX par les communautés microbiennes indigènes a déjà pu être démontré lors de travaux antérieurs. Cependant, bien que de nombreuses études aient été réalisées sur le sujet, les voies de dégradation anaérobie ne sont que partiellement connues et les connaissances concernant les microorganismes impliqués sont réduites, voire inexistantes. Le développement de biomarqueurs moléculaires in situ doit permettre d’évaluer rapidement le potentiel de dégradation des microorganismes d’un aquifère. Pour atteindre cet objectif, il est indispensable d’acquérir une meilleure compréhension des mécanismes de dégradation et donc, d’isoler les microorganismes impliqués dans la dégradation de ces composés. Au cours de cette étude, des communautés microbiennes provenant d’échantillons d’eau de formation issue de trois aquifères distincts (nommés dans ce travail A, C et D) ont été étudiées à l’aide de trois approches différentes de microbiologie environnementale. L’ensemble de ces résultats ainsi que ceux de la littérature suggèrent l’ubiquité des bactéries sulfato-réductrices à Gram positif tels que les Desulfotomaculum dans les environnements profonds. Les résultats obtenus lors de ce travail de doctorat suggèrent le rôle prépondérant de microorganismes affiliés au genre Desulfotomaculum dans la dégradation des BTEX en aquifères très profonds et représentent une avancée dans la compréhension des phénomènes d’atténuation naturelle des BTEX dans ce type d’environnement
France is dependent on natural gas and imports 98% of its consumption. Like in many other countries (The United States of America, Canada, Great Britain, Austria, Germany, etc.), gas storage is primarily performed to compensate for seasonal variations in consumption. Geological characteristics of our territory allow to store essentially natural gas into deep aquifers (-500 to 1000 meters). Natural gas contains mostly methane, but also traces of other compounds such as BTEX (Benzene, Toluene, Ethylbenzene and the three isomers of Xylene) which are known to be toxic. These mono-aromatic hydrocarbons are soluble in water. Anaerobic biodegradation is much slower than aerobic processes however potential for anaerobic BTEX natural attenuation by indigenous microbial communities has already been shown previously. Although many studies have been done on the topic, the anaerobic degradation pathways are only partially known and the knowledge of microorganisms involved is low or nonexistent. The development of in situ molecular biomarkers will allow rapid evaluation of the potential degradation of aquifer microorganisms. To achieve this goal, a better understanding of the mechanisms of degradation is crucial and requires isolation of microorganisms involved in the degradation of these compounds. In this study, microbial communities sampled from formation waters of three distinct aquifers (named in this work A, C and D) were studied using three different environmental microbiology approaches. All these results and those from the literature suggest the ubiquity of sulfate-reducing bacteria such as Gram positive Desulfotomaculum in deep environments. The results obtained during this PhD suggest the importance of microorganisms related to the genus Desulfotomaculum in BTEX degradation in deep aquifers. This work represents a step forward in understanding the phenomenon of natural attenuation of BTEX in this kind of environment

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Shah, Virenkumar. "Propriétés interfaciales contrôlant la sécurité du stockage géologique des gaz acides." Pau, 2008. http://www.theses.fr/2008PAUU3015.

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Abstract:

Le stockage des gaz acides (CO2, H2S) en formation géologique profonde est à la fois un moyen de réduire les émissions atmosphériques de CO2 et une alternative intéressante à la transformation de l’hydrogène sulfuré (H2S) en soufre par le procédé Claus. Etant moins dense que les fluides en place (comme l’eau), le gaz injecté dans la formation s’accumule sous la roche de couverture, qui est en général peu perméable et imbibée d’eau. Dans cette thèse sont examinées les propriétés interfaciales contrôlant l’étanchéité capillaire de cette couverture : la tension interfaciale (TI) eau/gaz et la mouillabilité à l’eau de la roche de couverture. Ces propriétés ont été mesurées dans les conditions du stockage (jusqu’à 150 bar et 120°C), et un modèle simple est proposé qui permet de prédire les TI entre l’eau et un composé peu polaire. Lorsque la pression augmente, la TI entre l’eau et la phase riche en H2S diminue, pour atteindre un plateau de l’ordre de 9-10 mN/m à des températures et pressions supérieures à 70°C et 120 bar. En revanche, l’altération de mouillabilité à l’eau induite par le gaz acide, évaluée à partir de mesures d’angle de contact, est limitée dans le cas de substrats naturels ou représentatifs de minéraux présents dans les roches de couverture, à l’exception du mica qui présente en présence d’H2S une altération significative de sa mouillabilité à l’eau. Ces propriétés ont un impact important sur les quantités d’intérêt pratique dans le stockage géologique, telle que la pression maximale d’injection et de stockage et la capacité de stockage d’une formation donnée : ces quantités sont diminuées dans le cas d’un gaz riche en H2S relativement au méthane ou au CO2
Acid gas geological storage is a process under which acid gas (CO2, H2S) is injected in a geological formation and thus stored away from the atmosphere for a long time (hundreds of years). It is a promising process to reduce CO2 atmospheric emissions and an alternative to the transformation of H2S into sulphur by the Claus process. In this process, the acid gas buoyantly rises to the top of the formation and accumulates beneath the caprock, a low permeable medium imbibed with water. This thesis investigates the interfacial properties involved in capillary failure of the caprock: water/acid gas interfacial tension (IFT) and caprock’s water-wettability. It presents the first ever systematic IFT and contact angle measurements under storage conditions (up to 150 bar and 120°C) with H2S-rich acid gases, as well as a model to predict IFTs between water and non-polar or slightly-polar compounds. Water/H2S IFT decreases with increasing pressure and levels off at around 9-10 mN/m at high pressure and temperature (T ≥ 70°C, P > 120 bar). However, wettability alteration due to the presence of dense acid gas is limited in the case of natural and model substrates typically present in the caprock, except in the case of mica, which exhibits pronounced alteration in the presence of H2S. These properties have a strong impact on various quantities of practical interest in geological storage, such as the maximum injection and storage pressure and potential storage capacity of a given formation. These quantities are significantly lowered in the case of H2S-rich gas as compared to CH4 and even CO2; they should be carefully determined when planning an acid gas geological storage operation

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Mary, Jean-Pierre. "Thermohydraulique d'aquiferes a double porosite : application au stockage de chaleur." Toulouse, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISAT0026.

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Abstract:

Modelisation, reconnaissances et etude d'un projet de stockage de chaleur. Coefficient d'echange thermique pour le cas d'une famille de fissures; reconnaissance des coefficients thermohydrauliques en une de la modelisation d'un aquifere poreux et fissure a dieppe. Projet de stockage de rejets thermiques industriels a la sopad

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El, Murr Anis. "Etude du revêtement des cavités minées dans un stockage adiabatique d'air comprimé." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENMP, 2015. http://www.theses.fr/2015ENMP0065.

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Abstract:

Le stockage de l’énergie constitue un enjeu majeur pour garantir la sécurité des réseaux électriques et favoriser le développement des énergies renouvelables. Véritable alternative aux stations de transfert d’énergie par pompage (STEP), le stockage d’énergie par air comprimé (CAES pour Compressed Air Energy Storage) fait partie des technologies les plus intéressantes. Dans les systèmes classiques utilisés actuellement, l’énergie de compression est perdue et l'air est préchauffé lors de la détente. Il en résulte une émission de CO2 et un rendement faible de l’ordre de 50%. Le système AA-CAES (Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage) vise à pallier ces deux inconvénients en stockant la chaleur de compression dans un régénérateur thermique et en la restituant avant la détente dans la turbine. Compte tenu des fortes sollicitations thermiques, mécaniques et cycliques que subit cet ouvrage, la conception d'un revêtement capable d'assurer la stabilité, l'isolation et l'étanchéité constitue un enjeu principal du système. Ce point crucial constitue l'axe principal autour duquel s'articule cette thèse. Une campagne d'essais en laboratoire a été mise en oeuvre pour étudier les comportements thermique, hydraulique et mécanique de tous les matériaux impliqués dans un régénérateur souterrain creusé dans une roche cristalline. Pour l'air humide, dont le comportement thermodynamique est mal connu dans la gamme des fortes températures et des pressions envisagées, un nouveau modèle théorique a été développé. De la même façon, un modèle thermo-hydro-mécanique a été développé pour un milieu poreux déformable saturé traversé par un fluide compressible. L'intégration de ce modèle dans un logiciel de calcul de structures par éléments finis a permis d’examiner plusieurs configurations de revêtement et d'étudier l’effet des mécanismes de couplage sur le champ de température et sur la stabilité mécanique. Afin de valider les développements effectués et les solutions de revêtement proposées, un prototype d’un régénérateur à échelle réduite combinant pression et température a été construit dans le laboratoire LITEN du CEA à Grenoble. Les résultats des expériences et des modélisations effectuées ont mis en évidence l'importance du phénomène de convection dans les briques isolantes du revêtement et la nécessité d'assurer l'étanchéité du système avant l'isolation thermique
Energy storage is a major challenge to ensure the safety of electrical networks and to promote the development of renewable energies. Veritable alternative to Pumped Storage Hydropower (PSH), the energy storage using compressed air (for CAES Compressed Air Energy Storage) is one of the most interesting technologies. In conventional systems currently in use, the compression energy is lost and the air is preheated during the expansion phase. This results in emission of CO2 and a low efficiency of about 50%. The AA-CAES (Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage) aims to overcome these two drawbacks by storing the heat of compression in a thermal regenerator and restoring it before expansion in the turbine. Given the high thermal, mechanical and cyclic loading subject to the regenerator, the design of a lining capable of ensuring stability, insulation and sealing is a main issue of the system. This crucial point is the main axis around which this research is articulated. A laboratory testing campaign has been conducted to study the thermal, mechanical and hydraulic behavior of all materials involved in the underground regenerator excavated in a crystalline rock. For the humid air, whose thermodynamic behavior is not well studied within the range of the high foreseen temperatures and pressures, a new theoretical model was developed. In the same way, a thermo-hydro-mechanical model was developed for a deformable porous medium saturated with a compressible fluid. The implementation of this last model into a finite element numerical code was used to examine several lining configurations and to study the effect of coupling mechanisms on the temperature field and the mechanical stability. To validate the developments made and the proposed lining solutions, a prototype of a small scale regenerator combining temperature and pressure was built in the LITEN laboratory of CEA in Grenoble. The results of the conducted experiments and modeling revealed the importance of the convection phenomenon in the insulating bricks of the lining and the need to seal the system before thermal insulation

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Karnaeva, Ekaterina. "Amorçage et propagation des réseaux de fractures dans le contexte du stockage de CO2 : étanchéité des couvertures." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066513.

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Abstract:

Le stockage du CO2 en profondeur représente une des voies de réduction des émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. La roche-couverture imperméable au-dessus du réservoir empêche la fuite du fluide vers la surface. Néanmoins, suite à l’injection, la pression du fluide dans la formation augmente, entrainant le déplacement ou la compression des fluides présents pouvant amener à la fracturation de la roche-couverture. Cela peut provoquer la pénétration dans la couche suivante ou la déviation dans l’interface entre les couches d’une fissure verticale préexistante. L’objectif de cette étude est de déterminer les conditions optimales d’injection de CO2 et de quantifier la pression maximale afin de prévenir l’initiation et la propagation d’une fissure préexistante. Cela revient à établir les conditions contrôlant le comportement d’une fissure de type dyke près de l’interface. L’analyse est basée sur la théorie de la mécanique de la rupture fragile et est menée dans le cadre du critère proposé par Leguillon couplant les conditions de la rupture en énergie et en contraintes. Ce critère d’origine a été développé en prenant en compte la compression verticale des sédiments et la pression du fluide présent dans la fracture. Grâce à ce double critère, nous pouvons étudier les effets du contraste entre les propriétés des matériaux (modules de Young, ténacités et résistances des matériaux) et des chargements (compression verticale et pression du fluide) sur le comportement d’une fissure de type dyke près du contact entre les strates. Cette approche permet d’étudier une large gamme de paramètres et de créer les cartes du comportement de la fracture
One way to reduce the amount of greenhouse gas emission in the atmosphere is to inject CO2 in deep geological formations. The long term safety of the storage site is ensured by the impermeable multilayered caprock that covers the porous reservoir, it prevents migration of the injected CO2. However, due to the injection, the inner pressure increases and the caprock may be fractured because of displacements or compressions of inside fluids. These may promote a hydraulic intrusive fracture located at the bottom of the caprock to penetrate into the next layer or to deflect at the interface between the beds. The goal is to determine the optimal injection conditions and quantify maximal CO2 injection pressure in order to avoid the risk of fracture initiation and propagation. This study aims at establishing the conditions that control the behaviour of a dyke-type fracture near the bedding contact during CO2 injection. The analysis is based on the theory of brittle fracture mechanics and carried out in the framework of the coupled energy-stress failure criterion proposed by Leguillon. In this work the original energy-stress criterion was extended by taking into account the overburden load and the fluid pressure inside the fracture. Thanks to the coupled energy-stress criterion we have the right tool to study the effect: (i) of the contrasts between elastic properties of materials (Young’s moduli, toughness and tensile strength), (ii) of the loads (overburden load and fluid pressure), on the behaviour of a dyke-type fracture near the bedding contact. This approach allows testing a large range of parameters and drawing maps of the crack behaviour

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Maleki, Keyvan. "Modélisation numérique du couplage entre l'endommagement et la perméabilité des roches : application à l'étude des ouvrages de stockage souterrain." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000885.

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Abstract:

Le couplage entre l'endommagement et la perméabilité des roches suscite un intérêt grandissant pour des applications industrielles. C'est le cas par exemple du problème de la fissuration autour des galeries (EDZ) de stockage de déchets radioactifs qui peut augmenter considérablement la perméabilité et constituer, de ce fait, un risque sérieux pour l'étanchéité et la sûreté de ces ouvrages. Le même phénomène peut se produire dans le béton des enceintes des centrales nucléaires ainsi que dans les roches réservoirs pétrolifères. Des recherches à caractère expérimental sur ce sujet, particulèrement au laboratoire G.3S-LMS de l'Ecole Polytechnique, ont permis de déterminer les ordres de grandeur de l'effet de l'endommagement sur la perméabilité. Mais une modélisation numérique de ce phénomène permettant d'établir des lois rhéologiques restait à faire, et c'était l'objectif principal de ce travail.

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Dissertations / Theses on the topic 'Stockage souterrain du gaz'

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