Dynamics of underground gas storage. Insights from numerical models for carbon dioxide and hydrogen.

Dynamique de stockage souterrain de gaz. Aperçu à partir de modèles numériques de dioxyde de carbone et d'hydrogène.

Alvaro A. Sainz-Garcia (1)

1 GET - Géosciences Environnement Toulouse

L'atténuation du changement climatique est l'un des défis majeurs de notre époque. Les émissions anthropiques de gaz à effet de serre ont augmenté de façon continue depuis la révolution industrielle, provoquant le réchauffement climatique. Un ensemble de technologies très diverses doivent être mises en œuvre pour respecter les accords internationaux relatifs aux émissions de gaz à effet de serre. Certaines d'entre elles ont recours au sous-sol pour le stockage de diverses substances. Cette thèse traite plus particulièrement de la dynamique du stockage souterrain du dioxyde de carbone (CO2) et de l'hydrogène (H2). Des modèles numériques de transport réactif et multiphasiques ont été élaborés pour mieux comprendre la migration et les interactions des fluides dans des milieux poreux de stockage souterrain. Ils fournissent des recommandations pour améliorer l'efficacité, la surveillance et la sécurité du stockage. Trois modèles sont présentés dans ce document, dont deux dans le domaine du captage et du stockage du CO2 (CCS pour Carbon Capture and Storage), et le troisième s'appliquant au stockage souterrain de l'hydrogène (UHS pour Underground Hydrogen Storage).

Climate change mitigation is one of the major challenges of our time. The anthropogenic greenhouse gases emissions have continuously increased since industrial revolution leading to global warming. A broad portfolio of mitigation technologies has to be implemented to fulfill international greenhouse gas emissions agreements. Some of them comprises the use of the underground as a storage of various substances. In particular, this thesis addresses the dynamics of carbon dioxide (CO2) and hydrogen (H2) underground storage. Numerical models are a very useful tool to estimate the processes taking place at the subsurface. During this thesis, a solute transport in porous media module and various multiphase flow formulations have been implemented. These numerical tools help to progress in the understanding of the migration and interaction of fluids in porous underground storages. Three models that provide recommendations to improve the efficiency, monitoring and safety of the storages are presented in this manuscript: two in the context of carbon capture and storage (CCS) and one applied to underground hydrogen storage (UHS).

Mots clés: Geological gas storage; Numerical modelling; Multiphase flow; Reactive transport; Carbon capture and storage; Underground hydrogen storage

Mots clés: Stockage géologique du gaz; Modélisation numérique; Transport réactifs; Flux multiphasique; Captage au stockage du CO2; Stockage souterrain de l'hydrogen

Domaines: Géologie appliquée

Alvaro A. Sainz-Garcia. Dynamics of underground gas storage. Insights from numerical models for carbon dioxide and hydrogen.. Applied geology. Université Toulouse 3 Paul Sabatier (UT3 Paul Sabatier), 2017. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01703296⟩