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Renard, Stephane
Universite de Nancy, Ecole Doctorale RP2E - Ressources, Produits, Procedes et Environnement, CNRS, Cregu, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, Laboratoire G2R - Geologie et Gestion des Ressources minerales et energetiques (France)2010
Universite de Nancy, Ecole Doctorale RP2E - Ressources, Produits, Procedes et Environnement, CNRS, Cregu, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, Laboratoire G2R - Geologie et Gestion des Ressources minerales et energetiques (France)2010
AbstractAbstract
[en] Capture and geological storage of CO2 are a main option to limit GHEG emissions of industrial poles and power plants. The captured gases are not constituted by pure CO2 but contain a fraction (until 10%) of other gases: Ar, N2, O2, SOx and NOx. Most of these gases are highly reactive and could have a strong influence on physical and chemical conditions of the milieu and on the environment if contamination of neighbour aquifers occurs by leakages. Several laboratory experiments investigated the reactivity of carbonated reservoir and cap rocks from the Aquitaine Basin as well as the reactivity of synthetic mineralogical blends in geologically relevant P-T conditions. The rocks, associated to brine, were altered in presence of various gaseous components at 100 bar and 150 deg. C during one month: pure CO2, pure SO2, pure NO and a CO2 mixture containing fractions of Ar, N2, SO2 and O2. Each experiment was compared with a blank in which the initial gas was replaced with pure N2. Pure CO2 show a limited reactivity on the rocks. NO and SO2 show a intrinsic reactivity by disproportionations in aqueous or vapour phases implying a high alteration of rocks by coupled acid - base and oxidation mechanisms. The gas mixture show also a double reactivity: SO2 is oxidized in sulphuric acid dissolving carbonates and clay minerals and O2 oxidizes all reduced mineralogical phases. These gases even in limited fractions control the reactivity of rocks. Their presence could change the behaviour of the rock toward gas and induce positive as well as negative transformations. Their implication must be checked for each geological storage as a function of gas composition, mineralogy and petrophysical properties of rock. (author)
[fr]
La capture et le stockage geologique du CO2 constituent une option importante de limitation des emissions de gaz a effet de serre au niveau des poles industriels et des centrales de production d'energie. Les gaz captures a l'issu de ces chaines de production ne sont pas constitues de CO2 pur mais contiennent une fraction (jusqu'a 10 %) de gaz annexes qui sont essentiellement Ar, N2, O2, SOx et NOx. Ces gaz etant pour la plupart tres reactifs il est essentiel de connaitre leur impact sur les conditions physico-chimiques du reservoir geologique d'accueil, ainsi que sur l'environnement dans le cas d'une de contamination des aquiferes voisins du stockage. Des experimentations en laboratoire ont simule le vieillissement de roches de reservoir et couverture en provenance d'un reservoir carbonate du Bassin aquitain et d'assemblages mineralogiques synthetiques dans des conditions de sequestration geologique. Les roches associees a une saumure sont alterees au contact de divers composes gazeux a 100 bar et 150 deg. C sur une duree d'un mois: CO2 pur, SO2 pur, NO pur et un melange contenant majoritairement du CO2 et des fractions de Ar, N2, SO2, O2. Chaque experience est comparee a une experience temoin ou le compose gazeux est remplace par de l'azote. Le CO2 ne montre qu'une reactivite limitee sur les mineraux des roches. Le NO et le SO2 montrent une reactivite intrinseque passant par des dismutations en phase aqueuse ou vapeur induisant une forte alteration de la roche par une attaque acide couplee a une oxydation poussee des mineraux constitutifs des roches. Le melange de gaz montre de la meme facon une reactivite double: le SO2 s'oxyde en acide sulfurique s'attaquant aux carbonates et mineraux argileux et l'O2 oxyde tous les mineraux possedant du fer ou du soufre reduit. Les gaz annexes controlent donc la reactivite des roches en grande profondeur. Leur presence pourrait completement changer le comportement des roches (porosite, rheologie) lors du stockage. Leur implication devra etre anticipee dans chaque cas concret de stockage en fonction de la composition du gaz d'injection, de la mineralogie et des proprietes petrophysiques des roches. (auteur)Original Title
Role des gaz annexes sur l'evolution geochimique d'un site de stockage de dioxyde de carbone. Application a des reservoirs carbonates
Primary Subject
Secondary Subject
Source
4 Jun 2010; 413 p; [240 refs.]; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; These Docteur de l'INPL, Specialite: Geosciences
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
ACTIVATION ENERGY, ARGON, BRINES, CAP ROCK, CARBON DIOXIDE, CARBON SEQUESTRATION, CARBONATE ROCKS, CHEMICAL REACTION KINETICS, COMPUTERIZED SIMULATION, GAS INJECTION, NITROGEN, NITROUS OXIDE, OXIDATION, OXYGEN, QUANTITATIVE CHEMICAL ANALYSIS, RESERVOIR ROCK, SOLUBILITY, SULFUR DIOXIDE, SULFURIC ACID
AIR POLLUTION CONTROL, CARBON COMPOUNDS, CARBON OXIDES, CHALCOGENIDES, CHEMICAL ANALYSIS, CHEMICAL REACTIONS, CONTROL, ELEMENTS, ENERGY, FLUID INJECTION, FLUIDS, GASES, GEOLOGIC STRATA, GEOLOGIC STRUCTURES, HYDROGEN COMPOUNDS, INORGANIC ACIDS, INORGANIC COMPOUNDS, KINETICS, NITROGEN COMPOUNDS, NITROGEN OXIDES, NONMETALS, OXIDES, OXYGEN COMPOUNDS, POLLUTION CONTROL, RARE GASES, REACTION KINETICS, ROCKS, SEDIMENTARY ROCKS, SEPARATION PROCESSES, SIMULATION, SULFUR COMPOUNDS, SULFUR OXIDES
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