Caractérisation et quantification des particules fines remobilisées lors de la production géothermique du réservoir Albien par méthode de core-flooding

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Caractérisation et quantification des particules fines remobilisées lors de la production géothermique du réservoir Albien par méthode de core-flooding

L’aquifère de l’Albien constitue un réservoir profond du Bassin parisien composé de dépôts argilo-gréseux peu-consolidés, et est considéré comme une ressource stratégique d’eau potable primordiale pour l’Ile de France en cas d’indisponibilité durable des ressources classiques. La production géothermique de ce réservoir rencontre des problèmes de colmatage autour des puits en raison de la remobilisation de particules fines de nature argileuse présentes dans le réservoir qui s’agrègent autour du puits.

Ce stage a pour objectif de caractériser et de quantifier la nature des particules mobilisables dans les roches réservoir des sables de l’Albien via des expériences de core-flooding sur des échantillons naturels prélevés en carrière qui sont par ailleurs étudiés dans le cadre de la thèse de Florence Seguin, qui étudie en détail la nature minéralogique des sables de l’Albien. Ces travaux permettront de compléter le travail en cours sur la compréhension de la perte d’injectivité des réservoirs silico-clastiques à postériori, et d’aller vers une évaluation du risque au travers de travaux sédimentologiques et minéralogiques.

L’objectif est de faire circuler de l’eau au travers d’échantillons ayant différentes propriétés pétrophysiques représentatives du réservoir à différents débits et de récupérer en sortie les particules déplacées.

Lors de ces expériences d’injection la perméabilité du milieu sera suivie grâce à des mesures de pression le long du milieu et la turbidité des effluents sera caractérisée grâce à un spectromètre UV placé en aval de l’échantillon. Ensuite, les particules récupérées seront analysées par DRX si la quantité est suffisante, ou par MEB le cas échéant pour caractériser leur nature. Différents tests en variant la salinité de l’eau injectée seront aussi envisagés afin de quantifier l’effet de la salinité sur les propriétés de surface et l’arrachement potentiel de certaines argiles en coating. Cette variation de salinité, qui peut être en lien avec les boues utilisées en cours de forage, peut mener à des circulations de fines particules entrainées par les forts débits de production, une flocculation dans le proche puits (ou dans les échangeurs) et modifier drastiquement les propriétés du réservoir.

Une première étape consistera à mesurer les propriétés petrophysiques de l’échantillon (porosité et perméabilité) et de les mettre en relation avec la nature des cortèges minéralogiques. Concernant le core-flooding, différents scénarios seront mis en place afin de caractériser l’influence du débit d’injection sur la perméabilité du milieu et sur la quantité et la nature des particules remobilisées. Ces débits seront déterminés de manière à être représentatif des vitesses interstitielles sur des sites d’exploitation de doublets géothermiques existants. L’effet de la salinité de l’eau sur le déplacement des particules sera également évalué, en injectant des eaux de salinité différentes.

La seconde phase concerne l’analyse chimique et géochimique des particules récupérées à la sortie des cellules de core-flooding. La nature des particules sera analysée par DRX si la quantité de particule est suffisante, et par MEB. L’analyse par MEB permettra de caractériser précisément la nature des argiles, et de voir le degré de floculation des argiles qui peuvent être responsable du colmatage du réservoir.