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The objective of the “Géocarbone-Intégrité” project (2005-2008) was to develop a  methodology to assess the integrity of the caprock involved in the geological storage of  CO2. A specific work package of the project (WP5) was dedicated to the  integration of (1) the phenomenology describing the evolution of the storage system with a  focus on the mechanisms occurring in the caprock and at the interface with the caprock,  and (2) the data obtained from the investigation of petrographical, geomechanical, and  geochemical properties, before and after reaction with CO2-rich solutions,  performed in the other work packages (WP1 to WP4). This knowledge was introduced in  numerical models and specific safety scenarios were defined in order to assess the  performance of the CO2 storage system.  The results of the modeling show that the injection of CO2 can potentially  have a significant effect on the caprock by changing the porosity due to the dissolution  and precipitation of minerals, but that the impact is limited to a zone from several  decimeters to several meters of the caprock close to the interface with the reservoir  depending on whether the supercritical carbon dioxide (SC-CO2) plume enters  into the caprock and if fractures are present at this location.  The methodology used in this project can be applied to a pilot site for the injection of  CO2 in the Paris Basin. A key aspect of the safety of such a facility will be  to look at the coupling of geochemical alteration and the evolution of geomechanical  properties in the short and medium terms (several hundreds of years). The challenge for  the future will be to structure and apply the safety assessment methodology with an  operational finality, in order to support the robustness of the transition step to CGS  projects at the industrial scale.Le Volet 5 du projet « Géocarbone-Intégrité » visait à intégrer l’ensemble des mécanismes  étudiés dans les quatre premiers volets du projet pour une évaluation de performance des  couvertures et une étude de sûreté afin de s’assurer de leur préservation et de leur  intégrité sur le long terme (de l’ordre du millénaire). L’objectif est, d’une part,  d’aboutir à la construction d’un modèle phénoménologique multi-échelle global, puis à un  modèle numérique décrivant le confinement du CO2 par les couvertures, et,  d’autre part, de déterminer les performances du confinement en identifiant les processus  clés et les paramètres les plus influents.  Une première partie du programme a consisté en une intégration spatiale de l’ensemble des  données phénoménologiques et structurales disponibles à la suite des travaux réalisés dans  les différents volets (WP1 à WP4) et à la définition des scénarios types d’évolution du  site de stockage (niveaux réservoirs et encaissants). Ce travail a permis de définir les  cas tests à prendre en compte et de réaliser les calculs de performance par rapport aux  scénarios d’injection et par rapport aux hétérogénéités majeures identifiées dans les  niveaux de confinement (notamment les fractures).  Les résultats montrent que l’injection de CO2 peut avoir un effet  significatif, en altérant la porosité par dissolution et précipitation de minéraux, mais  que l’impact est limité dans l’espace, de quelques décimètres à quelques mètres de  l’interface réservoir-couverture, selon que la bulle de CO2 supercritique  pénètre ou non dans la couverture et selon la présence ou l’absence de fractures.  La prise en compte des résultats issus de l’analyse de sensibilité et l’analyse des  incertitudes permettra de conduire des calculs de sûreté plus précis. Appliqués au futur  site d’injection, ces calculs permettront d’évaluer la pérennité des propriétés de  confinement des couvertures et de valider la qualité de confinement du site de stockage de  CO2. Il conviendra notamment d’évaluer l’impact du couplage entre les  phénomènes géochimiques et géomécaniques sur le court et moyen terme (de l’ordre de la  centaine d’années). Le défi pour l’avenir est de structurer et d’appliquer la méthodologie  de l’analyse de sûreté, en mettant en avant la finalité opérationnelle, de manière à  assurer la robustesse de la transition vers les projets de CGS à l’échelle  industrielle

oil and gas science and technology

Integrative Modeling of Caprock Integrity in the Context of CO<sub>2</sub>Storage: Evolution of Transport and Geochemical Properties and Impact on Performance and Safety Assessment

Integrative Modeling of Caprock Integrity in the Context of CO2Storage: Evolution of Transport and Geochemical Properties and Impact on Performance and Safety Assessment

Integrative Modeling of Caprock Integrity in the Context of CO₂Storage: Evolution of Transport and Geochemical Properties and Impact on Performance and Safety Assessment