Modélisation multiphysique de la propagation d’une fissure à l’interface ciment-acier en environnement CO2

Le stockage géologique du CO2 est une solution privilégiée pour contrer les émissions de gaz à effet de serre. Le CO2 est injecté dans d’anciens réservoirs pétroliers ou des aquifères profondes. Il faut assurer l’étanchéité du stockage et IFPEN est un acteur important du domaine. L’intégrité des puits du stockage, constitués de tubages acier cimentés à la roche, reste un défi, notamment l’interface ciment-acier. Cette zone, sous l’effet de l’altération géochimique du ciment et la corrosion de l’acier par le CO2, constitue un chemin potentiel de fuite. Bien que des modèles existent pour analyser séparément ces phénomènes, aucun ne les intègre de manière couplée. La thèse vise à développer un modèle multiphysique pour étudier la fissuration de cette interface. Le modèle doit reproduire, de façon couplée :
-    l’altération géochimique du ciment par une saumure saturée en CO2,
-    la corrosion et la formation de dépôts à la surface des tubages en acier,
-    la propagation d’une fissure à l’interface du ciment et du tubage, lors de la pressurisation du réservoir.
Le modèle sera constitué d’un module géochimique développé en Python et d’un modèle géomécanique développé dans Abaqus. En particulier, un élément cohésif dédié sera développé pour modéliser l’interface ciment-acier et sa rupture. Ce modèle a vocation à rejoindre le catalogue d’outils développés par IFPEN pour évaluer l’intégrité des puits. Le (la) doctorant(e) développera des compétences en simulation géomécanique, géochimique et corrosion. Le sujet conviendra à un(e) étudiant(e) intéressé(e) par la simulation numérique et ses problématiques (convergence, robustesse), la géomécanique et la géochimie, avec la complexité des couplages, enfin par l’ingénierie du sous-sol. La thèse aura lieu à IFPEN Lyon sous la direction du laboratoire Navier (Ecole nationale des ponts et chaussées, CNRS, Université Gustave Eiffel).

Mots clefs: Mécanique des matériaux, physico-chimie, corrosion, géochimie, géomécanique, stockage géologique du CO2

• Directeur de thèse    Prof Jean-Michel PEREIRA, ORCID 0000-0002-0290-5191
• Ecole doctorale   ED 531 - Sciences, Ingénierie et Environnement (SIE)
• Encadrant IFPEN    Dr Michaël MARTINEZ
• Localisation du doctorant    IFPEN, Lyon, France 
• Durée et date de début    3 ans, 1er décembre 2026
• Employeur    IFPEN
• Qualifications    Master en mécanique des matériaux, géomécanique, génie des matériaux
• Connaissances linguistique    Anglais niveau B2 (CECR)    
• Autres qualifications    Programmation, calculs par éléments finis

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