Le captage et le stockage du carbone (CSC) sont de plus en plus cités pour aider à notre crise du réchauffement climatique en réduisant les émissions de gaz à effet de serre en capturant le dioxyde de carbone et en le stockant profondément sous terre. Dans la mer du Nord danoise, les roches de craie sous le fond marin contiennent des réserves de pétrole et de gaz épuisées et sont actuellement envisagées pour stocker du dioxyde de carbone afin de capitaliser sur l’infrastructure préétablie de l’industrie des combustibles fossiles.
Cependant, de nouvelles recherches publiées dans Géologie marine et pétrolière a examiné les problèmes potentiels découlant de l’interaction du dioxyde de carbone stocké avec les résidus de pétrole et de gaz (hydrocarbures) laissés dans la roche, qui peuvent atteindre 30 % dans la craie et 60 % dans le grès.
Rasmus Stenshøj de l’Université d’Aarhus, au Danemark, et ses collègues de l’Energy & Environmental Research Center, aux États-Unis, ont mené une expérience sur un échantillon de craie de quelques centimètres datant du Crétacé supérieur (il y a 66 à ~ 100 millions d’années) du champ Halfdan de La Mer du Nord.
Les chercheurs ont recréé les conditions environnementales de la roche à partir du fond marin avant d’injecter du dioxyde de carbone supercritique (lorsqu’il a des propriétés à la fois gazeuses et liquides au-dessus d’une certaine température et pression) dans la roche sur une période de neuf jours. Ils ont ensuite utilisé une série de techniques chimiques et physiques pour analyser les hydrocarbures présents dans des échantillons de roche prélevés avant et après l’injection de dioxyde de carbone supercritique.
Selon la température, différentes formes d’hydrocarbures sont présentes : huile légère à 0–100°C, huile mobile à 100–200°C, huile semi-mobile à 200–300°C, huile immobile à 300–375°C et bitume à 375–650°C.
Les premiers résultats ont révélé que le dioxyde de carbone supercritique provoquait le déplacement d’hydrocarbures plus légers à travers la roche, tandis que des formes plus lourdes, telles que le bitume et l’huile immobile riche en asphaltènes, étaient laissées pour compte. Cela peut provoquer des blocages dans la mobilisation du dioxyde de carbone à travers la roche et entraver l’efficacité du système de captage et de stockage du carbone.
Il est important de noter que les chercheurs ont découvert que le changement de pression au point de sortie du système entraînait une plus grande quantité de bitume et d’autres dépôts d’hydrocarbures lourds, représentant jusqu’à 10,5 % du volume total de roche ici, alors qu’avant l’expérience, ce n’était que de 4,17 %. . Il existe globalement une tendance distincte à l’augmentation des dépôts d’hydrocarbures lourds à travers le système jusqu’au point de sortie, que l’on pense résulter de l’absorption d’hydrocarbures par le dioxyde de carbone supercritique modifiant sa solubilité. Stenshøj et ses collaborateurs appellent cette augmentation du bitume de l’entrée à la sortie l’effet d’avalanche.
Les pourcentages d’hydrocarbures et de bitume immobiles autour de l’entrée avant et après l’injection sont quelque peu similaires, ce que les chercheurs déclarent comme preuve de la mobilisation du dioxyde de carbone supercritique à travers la phase de pétrole brut pour extraire les hydrocarbures plus légers pour les éliminer à travers le système, laissant derrière eux le bitume plus lourd. Il est suggéré que cela résulte d’une force de poussée directe de l’huile à partir du dioxyde de carbone, plutôt que d’une force de division.
L’analyse des échantillons au microscope avant l’injection a révélé que les pores de la roche contenaient un mélange d’eau et d’huile, mais suite à la mobilisation du dioxyde de carbone supercritique de l’huile, ce dernier s’est réparti dans les pores de la roche en remplaçant l’eau, et même en s’accumulant dans les coquilles microscopiques. des anciens fossiles d’organismes connus sous le nom de foraminifères. Cela se produit lorsque l’huile est aspirée dans les pores dominés par l’eau par des forces capillaires, d’où l’échantillon est devenu plus saturé d’huile, ce qui a conduit à un changement de couleur en brun plus foncé.
La solubilité des hydrocarbures en réponse au dioxyde de carbone supercritique est un processus complexe, qui peut être affecté par des changements de température, de pression, de teneur en hydrocarbures et d’argiles. Il est clair que l’accumulation d’hydrocarbures plus lourds aux points de sortie peut entraîner le colmatage du système de captage et de stockage du carbone, impactant son efficacité. Avec des recherches approfondies sur l’emplacement de ces systèmes de stockage en fonction de la teneur en hydrocarbures, la possibilité de faire une réelle différence dans le réchauffement climatique reste tentante.
Plus d’information:
Rasmus Stenshøj et al, Résidus d’hydrocarbures dans un réservoir de craie danois et ses effets sur l’injectivité du CO2, Géologie marine et pétrolière (2023). DOI : 10.1016/j.marpetgeo.2023.106424
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