Expérience micro-fluidique haute pression haute température en capillaire de verre de silice

Contacts :

Pascal ROBERT, Ingénieur de Recherche, Resp. technique, 03 83 68 47 16
Jean DUBESSY, Directeur de Recherche, Resp. scientifique, 03 83 68 47 06

GéoRessources a développé un système expérimental utilisant les capillaires de verre de silice pure en s’appuyant sur la technique développée par I-Ming Chou (USGS).

Deux types de lignes capillaires ont été conçus:

• une ligne à capillaires scellés à volume et composition constante (V-X)
• une ligne à capillaires ouverte à une seule extrémité et reliée à une ligne de capillaire acier permettant les remplissages et la mesure de pression.

Une platine réfrigérante et chauffante a été réalisée en relation avec la société "Linkam scientific" permettant d'explorer la gamme de température de -180 à 600 °C. Elle peut être couplée à des microscopes optiques ou à des microspectropmètres Raman et infra-rouge.
Le diamètre externe des capillaires utilisés est de 320 µm et la lumière interne de 100 µm. Ils peuvent atteindre au moins 400 °C et 2 kbar de pression interne couvrant ainsi les conditions P-T de la croûte continentale supérieure et de la croûte océanique.

L'intérêt de cette technique est que les observations optiques peuvent être réalisées sous microscope dans les conditions expérimentales et que des caractérisations sont possibles par spectroscopie vibrationnelle. La silice est non réactive et n'est pas source de réactions redox pouvant perturber le système.

Thématiques abordées :

• étude du rôle des fluides dans les processus géologiques ou de stockage en formations géologiques.
• Réalisation de standards pour la microthermométrie (changements de phases) et la spectroscopie Raman (solutions aqueuses, gaz purs, mélanges gaz-eau-sels),

Etude des équilibres de phases dans les systèmes H₂O-gaz-sels et calibrage de la solubilité des gaz en phase aqueuse (ligne à capillaire ouvert et à pression contrôlée)

Quelques publications récentes :

• Jérôme Sterpenich, Jean Dubessy, Jacques Pironon, Stéphane Renard, Marie-Camille Caumon, Aurélien Randi, Jean-Noël Jaubert, Eric Favre, Denis Roizard, Marc Parmentier, Mohamed Azaroual, Véronique Lachet, Benoît Creton, Teddy Parra, Elise El Ahmar, Christophe Coquelet, Vincent Lagneau, Jérôme Corvisier, Pierre Chiquet. Role of impurities on CO₂ injection: experimental and numerical simulations of thermodynamic properties of water-salt-gas mixtures (CO₂ + co-injected gases) under geological storage conditions, 2013. Energy Procedia 37, 3638 – 3645
• J. Pironon, J. Dubessy, J. Sterpenich, P. Robert, M. Parmentier, A. Lassin, S. Renard, S. Bouquet, K. Andjar, A. Randi. Dehydration of gypsum under dry CO₂ injection, 2013. Energy procedia 37, 4575 – 4582
• M. Dargent, J. Dubessy, L. Truche, C. Nguyen-Trung, P. Robert, E. Bazarkina. Speciation of  Uranyl(VI) Cation in acidic  LiCl Hydrothermal  Solutions up to 350 °C under saturated  vapor pressure using Raman spectroscopy, 2013. European Journal of Mineralogy (sous presse).
• M.-C. Caumon, J. Dubessy, P. Robert, A. Tarantola. Fused silica capillary capsules (FSCCs) as synthetic aqueous fluid inclusions to determine chlorinity by Raman spectroscopy, 2013. European Journal of Mineralogy (sous presse).