Dr Lauren Beckingham
Établissement d'origine
Auburn University - US
Laboratoire d'accueil
Institut des sciences de la terre d’Orléans (ISTO) - CNRS, BRGM / Université d'Orléans - FR
Hôte scientifique
Cyprien Soulaine
PROJET
Observation et simulation multi-échelles des réactions minérales dans les systèmes énergétiques souterrains
Les formations géologiques souterraines sont essentielles pour faciliter la transition énergétique vers une empreinte carbone neutre. Ces formations servent de réservoirs de stockage pour le CO2 produit de manière anthropique, pour les déchets radioactifs des centrales nucléaires, ainsi que pour les énergies renouvelables, qu’elles soient sous forme de stockage de H2 ou de production d’énergie géothermique. Dans de tels systèmes, les réactions minérales peuvent se produire sur une large gamme d’échelles spatiales (nm à km) et temporelles (de quelques années à plusieurs centaines d’années), impactant ainsi les propriétés de la formation et par conséquent l’efficacité, les risques et l’impact environnemental de ces systèmes. La prévision des réactions minérales dans ces systèmes est très difficile en raison de leur nature hétérogène. Elle est cependant essentielle pour la sélection du site, l'évaluation des risques et la conception technique. L'objectif global de ce projet est d'améliorer la compréhension et la simulation des réactions de précipitation minérale dans les milieux poreux à l'échelle micro et macro afin de mieux comprendre et prédire les implications pour la géothermie, la séquestration géologique du CO2 et les systèmes de stockage souterrain de H2. Ce travail utilisera une approche unique d’imagerie multi-échelle, d’expérimentation en laboratoire et de simulation pour améliorer la compréhension des réactions minérales dans une gamme de conditions hétérogènes. De nouvelles observations des taux de réaction des minéraux et des changements dans les propriétés de la formation à l'échelle micro et macro seront réalisées et exploitées pour développer des outils pertinent pour la simulation des réactions dans les milieux poreux. Ce travail permettra une compréhension et une modélisation sans précédent des mécanismes de transport réactif pour les systèmes énergétiques souterrains.
Events organised by this fellow
Publications
Final reports
Mineral reactions in subsurface energy systems result in deviations from local equilibriums and can impact critical engineering properties of the system, including storage capacity (porosity) and injectivity (permeability). Accurate understanding and prediction of reaction rates and impacts on formation properties is needed for safe and efficient design and implementation of these engineered systems. Precise simulation of mineral reaction rates is limited by a poor understanding of the mineral reactive surface area in porous media. Here, pore scale numerical simulations are leveraged to simulate mineral reactions for varied flow and reaction conditions and the effective surface area analyzed. Numerical simulations of reactions in a porous media mesh are carried out in OpenFOAM® and a new scaling factor, relating the effective surface area to the accessible surface area, determined.