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Injection of carbon dioxide (CO2) underground, for long-term geological  storage purposes, is considered as an economically viable option to reduce greenhouse gas  emissions in the atmosphere. The chemical interactions between supercritical  CO2 and the potential reservoir rock need to be thoroughly investigated under  thermodynamic conditions relevant for geological storage. In the present study, 40 samples  of Lavoux limestone and Adamswiller sandstone, both collected from reservoir rocks in the  Paris basin, were experimentally exposed to CO2 in laboratory autoclaves  specially built to simulate CO2-storage-reservoir conditions. The two types of  rock were exposed to wet supercritical CO2 and CO2-saturated water  for one month, at 28 MPa and 90°C, corresponding to conditions for a burial depth  approximating 3 km. The changes in mineralogy and microtexture of the samples were  measured using X-ray diffraction analyses, Raman spectroscopy, scanning-electron  microscopy, and energy-dispersionspectroscopy microanalysis. The petrophysical properties  were monitored by measuring the weight, density, mechanical properties, permeability,  global porosity, and local porosity gradients through the samples. Both rocks maintained  their mechanical and mineralogical properties after CO2 exposure despite an  increase of porosity and permeability. Microscopic zones of calcite dissolution observed  in the limestone are more likely to be responsible for such increase. In the sandstone, an  alteration of the petrofabric is assumed to have occurred due to clay minerals reacting  with CO2. All samples of Lavoux limestone and Adamswiller sandstone showed a  measurable alteration when immersed either in wet supercritical CO2 or in  CO2-saturated water. These batch experiments were performed using distilled  water and thus simulate more severe conditions than using formation water (brine).L’injection de dioxyde de carbone (CO2) en sous-sol pour un stockage  géologique à long terme est considérée comme une solution pour contribuer à la réduction  des émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Les interactions entre le  CO2 supercritique et la roche-réservoir potentielle doivent être étudiées en  détail en conditions de stockage géologique. Quarante échantillons de calcaire de Lavoux  et de grès d’Adamswiller, provenant de roches réservoirs du bassin parisien, ont été  expérimentalement exposés au CO2 dans un autoclave spécialement construit pour  reproduire les conditions thermodynamiques d’un réservoir de stockage de CO2.  Les deux types de roches ont été exposés pendant un mois à du CO2 supercritique  humide et à de l’eau saturée en CO2, à 28 MPa et 90 °C, ce qui correspond à des  conditions d’enfouissement de 3 km de profondeur. L’évolution de leurs propriétés  minéralogiques a été suivie par des analyses par diffraction des rayons X, par  spectroscopie Raman et par microscopie électronique couplée à un système de microanalyses  X. Leurs propriétés physiques et microtexturales ont été estimées en mesurant, avant et  après les expériences, le poids, la densité, les propriétés mécaniques, la perméabilité,  la porosité globale et la présence d’éventuels gradients de porosité de chaque  échantillon. Les résultats montrent que les deux roches ont préservé leurs propriétés  mécaniques et minéralogiques, malgré une augmentation de la porosité et de la  perméabilité. Des zones microscopiques de dissolution de la calcite observées dans le  calcaire sont vraisemblablement responsables de cette augmentation de la perméabilité et  de la porosité. Dans le grès, une altération de la pétro-fabrique est supposée se produire  due à la réaction des minéraux argileux avec le CO2. Tous les échantillons du  calcaire de Lavoux et du grès d’Adamswiller ont montré une altération mesurable dans le  CO2 humide et dans l’eau chargée en CO2. Ces expériences en  autoclave sont effectuées en utilisant de l’eau distillée et donc simulent des conditions  plus sévères que si elles étaient effectuées avec de l’eau de formation (saumure)

oil and gas science and technology

Evolution of the Petrophysical and Mineralogical Properties of Two Reservoir Rocks Under Thermodynamic Conditions Relevant for CO<sub>2</sub>Geological Storage at 3 km Depth

Evolution of the Petrophysical and Mineralogical Properties of Two Reservoir Rocks Under Thermodynamic Conditions Relevant for CO2Geological Storage at 3 km Depth

Evolution of the Petrophysical and Mineralogical Properties of Two Reservoir Rocks Under Thermodynamic Conditions Relevant for CO₂Geological Storage at 3 km Depth