Expérimentation hydrothermale
Contacts :
► Aurélien Randi, responsable technique
Tél. +33 (0)3 72 74 55 20
► Jérôme Sterpenich, responsable scientifique
Tél. +33 (0)3 72 74 56 59
La plateforme en video
L’étude de la réactivité et de la stabilité des phases dans les systèmes fluides-minéraux-solutions-gaz-matières organiques requiert le recours à l’expérimentation.
Comme il n’est pas possible d’observer les interactions entre les fluides et les roches en grande profondeur, le laboratoire développe des outils de modélisation qui reproduisent au plus près les phases fluides et solides et les conditions de pression et de température que l’on rencontre à plusieurs kilomètres sous nos pieds.
Le principe
GeoRessources propose une gamme étendue de bancs d’essai haute pression - haute température permettant de reproduire de larges conditions thermodynamiques en systèmes fermés ou en dynamique, allant de la taille d’un cheveu, jusqu’à celle d’une cocotte minute.
D’autres systèmes ont été également conçus pour simuler des injections de fluides en roches poreuses avec contrôles de débits et de gradients de température.
De plus, GeoRessources a su se doter de systèmes d’acquisition tels que des sondes Raman ou pH permettant la mesure in-situ de paramètres chimiques essentiels.
Enfin, la miniaturisation permet de manipuler des gaz dangereux comme les oxydes de soufre ou d’azote, l’hydrogène, le monoxyde de carbone ou le sulfure d’hydrogène. La technique de microchimie capillaire permet de contrôler les volumes, pressions et températures pour des mesures de solubilités, de cinétiques et de réactivités chimiques à l’échelle micrométrique. Les résultats des simulations expérimentales sont confrontées aux modélisations numériques et permettent de prédire le comportement des environnements géologiques soumis à des contraintes extrêmes.
Les résultats obtenus permettent de mieux connaître le fonctionnement de la croûte terrestre et d’aider à l’exploitation des environnements souterrains comme pour le stockage du CO2 ou des déchets radioactifs.
GeoRessources dispose d’un parc d’autoclaves à joint chaud et froid, à prélèvement, avec gradients, contrôles de pression des gaz et état d’oxydo-réduction. Les expériences sont menées en réacteurs de type batch de taille variable : capsules en or soudées, enceintes inox ou titane, avec ou sans fenêtre en saphir, avec mesures Raman et pH in situ.
Des expérimentations peuvent être menées avec des gaz dangereux (SOx, NOx, H2, H2S, CO) dans le cadre d’un laboratoire sécurisé. Des autoclaves spécifiques (IMAGES, MIRAGES, COTAGES) ont été conçus pour des applications d’injection de gaz avec contrôles de débits et de gradients thermiques.
| Type | Systèmes | Conditions | Mesures in situ | Particularité |
| Batch | Réacteurs hydrothermaux (capsules or) | Tmax = 700°C, Pmax = 7 kbar | Chargement et analyse gaz (HC, CO2, NO, H2S, SO2, CO) | |
| IMAGES | Tmax = 250°C, Pmax = 350 bar | Raman, pH | ||
| COTAGES | Tmax = 250°C, Pmax = 200 bar | Gradient thermique | ||
| Autoclaves de 50 mL à 2L inox et titane | Tmax = 400°C, Pmax = 2 kbar | Raman, pH | Microprélèvement Rolsi gaz pour analyse micro-GC | |
| Autoclaves à fenêtre saphir inox et hastelloy | Tmax = 200°C, Pmax = 300 bar | Raman | ||
| Flux | MIRAGES | Tmax = 250°C, Pmax = 350 bar | Raman | Injection CO2 supercritique |
| MIRAGES2 | Tmax = 100°C, Pmax = 250 bar | Raman, pH | Injection eau salée saturée en CO2 | |
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Micro-fluidique |
Capillaires en verre de silice | Tmax = 400°C, Pmax = 2 kbar | Raman | Etude gaz dangereux en conditions extrêmes |
Principales applications :
- Stockage géologique des gaz acides
- Stockage des dèchets radioactifs
- Genèse de pétrole par maturation artificielles des roches-mères
- Stabilité thermique des pétroles
- Transfert des métaux dans la croûte terrestre