SEL & STOCKAGES Grégoire Hévin - Direction Technique Journée GEP AFTP 12 janvier 2012

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1 SEL & STOCKAGES Grégoire Hévin - Direction Technique Journée GEP AFTP 12 janvier 2012

2 Particularités du sel Abondance géologique Faible porosité (étanche) = 1%, K=10-21 m 2 Grande solubilité (lessivage) =320 g/litre Physico-chimiquement inerte (/hydrocarbures) Matière première (NaCl, NaOH, HCl) Roche aux caractéristiques mécaniques originales

3 01 Stockage en cavités salines : Comment on fait?

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5 Particularités du forage dans le sel - Boue salée saturée - Forage dirigé

6 Exploitation par dissolution Forage dans le sel Forage Cuvelage Lessivage Réalisation d un puits et lessivage d une cavité

7 Couche de sel Les étapes de la création d'une cavité Forage Lessivage Mise en gaz Exploita puisard direct inverse Inerte Eau Saumure Saumure saturée Insolubles

8 CONTRÔLE D UNE CAVITÉ Echométrie Système de type sonar Réalisé en saumure ou en gaz Information sur le volume et la forme Précision : 1%

9 Image 3D d une cavité après lessivage EZ12 Image 3d reconstituée à partir d une mesure échométrique Volume total: m³ Entre les profondeurs: m <--> m rayon maximum: 42,27 m profondeur: m

10 Evolution de la forme de la cavité au cours de son lessivage 10

11 Insolubles Types : Argiles/marnes Tenue mécanique faible Anhydrite/Carbonate Forte tenue mécanique Distribution : Dispersé Pas de problème En couche continue Problème si forte tenue En blocs Peut être un problème

12 Profil d une cavité en comparaison du «logsel»

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14 Tête de puits d une cavité en lessivage

15 Type de stockage balancement de saumure ou compression détente Produit Produit Saumure Saumure

16 Un site de stockage en cavités salines Schéma d un stockage en cavités salines 1 - station centrale 2 - puits d exploitation 3 - cavités salines 4 - couche de sel gemme

17 03 02 TITRE Stockage en cavités salines : La saumure DE CHAPITRE

18 Eau douce : 0 g/l de NaCl Densité = 1,0 La saumure Eau de mer : 30 g/l de NaCl Densité = 1,02 à 1,03 Saumure saturée en NaCl : 320 g/l de NaCl Densité = 1,2 Sel : 2165 Kg/m 3 Pour dissoudre 1 m 3 de sel, il faut environ 7 m 3 d eau douce

19 Différentes possibilités d exhaures Rejet dans le milieu naturel Mer/Océan Rivière/Fleuve Réinjection en couche profonde Aquifère Ancien gisement Partenariat industriel filière Chlore/Soude de l industrie chimique

20 Exemples d utilisation industrielle du Chlorure de Sodium NaCl

21 02 03 TITRE Stockage en cavités salines : DE CHAPITRE Cartographie

22 Le sel dans le monde

23 Le sel en Europe

24 Le sel en France

25 04 Stockage en cavités salines : Design des cavités

26 PRINCIPES DE STOCKAGE Balancement & Compression/Détente Stocks de gaz : maxi, mini (coussin), utile Compressibilité du gaz (Z) Oscillations Pmax / Pmin cycles pressurisation /dépressurisation

27 EFFETS SUR LA STABILITE Déséquilibres géostatiques et thermiques ( ) Instabilités mécaniques = f ( ) DEFORMATIONS parfois des DOMMAGES (pertes de volume, subsidences, ruptures...)

28 EVITER LES DOMMAGES Règles de Dimensionnement (géométrie : volume, profondeur, distances) ET Consignes d Exploitation (pressions de services, vitesses des variations)

29 DIMENSIONNEMENT Aquifère H=? RISQUES Perte de volume excessive Subsidence excessive Ecaillages, ruptures Perte d étanchéité Effondrement c=? h=? Sel e=? a=? GEOMETRIE Profondeurs Formes cavité & toit Distances de sécurité (entraxes..) CONSIGNES Pression Minimum Pression Maximum Vitesse de variation de pression variations de température

30 03 05 TITRE Stockage en cavités salines : Mécanique des roches DE CHAPITRE

31 F F P P Mesures des déformations RADIALES et AXIALES

32 ESSAI DE FLUAGE = 1-3 P A = - 1 t P L = - 3 /E t LOI DE FLUAGE POUR LE SEL : LEMAITRE k t 0,25 < < 5 2,5 < < 4

33 EX. D EVOLUTION DU VOLUME D UNE CAVITE

34 Ex : FLUAGE =f(entraxe)

35 V croissant ENDOMMAGEMENT Déf. isovolumique Variation de forme mais à volume constant Sans dilatation/dommage (microfracturations). Déf. dilatante Variation de forme ET à volume croissant. Volume supplémentaire dû aux microfracturations (dommages). AVANT APRES

36 CAVITÉ SG4 - SG5 : Effondrement d une cavité à faible profondeur 45 m

37 CAVITÉ DE KIEL : effondrement du toit 37

38 CAVITÉ D EMMINENCE : séjours à basses P

39 CAVITÉ DE TERSANNE Grandes déf. sans rupture P = 330 bar Pmax = 240 bar Pmin = 80 bar P - Pmin = 250 bar Sonar 2007 Sonar 1980 Sonar

40 FLUAGE SUBSIDENCE Bassin qui s enfonce et s étend Angle d influence Transmission dans la couverture Pertes de volume des cavités Fluage du sel aux parois

41 CARTES D ISO-SUBSIDENCE Exemple de subsidence sur 20 ans Amplitude maximale : 130 mm

42 02 06 TITRE Conclusions DE CHAPITRE

43 Le stockage souterrain en cavités salines Une solution intéressante pour répondre aux besoins de flexibilité en énergie Une technologie mature, largement développée dans le monde (et qui s appuie largement sur les techniques pétrolières) Un bon complément aux autres solutions de stockages souterrains en milieux poreux (réactivité)

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45 Types de stockage Coupe schématique d un stockage en aquifère Couverture Réservoir Station centrale Puits d exploitation Puits de contrôle Puits de contrôle de l aquifère supérieur Aquifère supérieur

46 Cratère de Haoud Berkaoui. On voit au premier plan l ombre du mât de forage d où est prise la photo. Le cratère a un diamètre de 200 m et une profondeur de 75 m.