Modélisation de l’évolution des propriétés géomécaniques d’une roche carbonatée sous l’effet de l’injection d’un fluide acide

L’atteinte des objectifs de neutralité carbone en 2050 nécessite de développer des capacités importantes de stockage géologique de CO2. Les capacités à l’échelle mondiale n’étant pas illimitée, les aquifères salins carbonatés, plus réactifs vis-à-vis du CO2, devront être considérés comme sites potentiels d’injection. Des simulations couplées thermo-hydro-mécaniques et chimiques à grande échelle seront indispensables pour entériner la viabilité d’un site de stockage. Le couplage entre un logiciel de transport réactif et un logiciel de géomécanique est aujourd’hui réalisable, mais il manque encore des lois adaptées pour décrire l’évolution des propriétés hydromécaniques des différentes formations rocheuses sous l’effet de l’altération chimique. Cette thèse propose de s’attaquer à cet enjeu via une approche intégrée de caractérisation expérimentale et de modélisation des réponses observées visant à définir des lois d’évolution des modules élastiques et de la résistance à la rupture de roches carbonatées exposées à un fluide acide.
Les roches carbonatées sont caractérisées par une microstructure complexe incluant différentes échelles de porosité. Selon les roches étudiées et les conditions d’écoulement réactif appliquées, les figures de dissolution générées peuvent se révéler fortement hétérogènes. Les approches expérimentales intégrant des mesures des propriétés mécaniques restent relativement rares et les données sont souvent interprétées avec une approche de type milieu continu qui présuppose une dissolution homogène. L’approche originale proposée ici est de combiner : (i) un workflow de caractérisation expérimentale avancée intégrant trois étapes, altération contrôlée d’échantillons de carbonate, imagerie des profils de dissolution induits et caractérisation géomécanique, et (ii) deux approches de modélisation distinctes permettant d’interpréter la réponse géomécanique des échantillons altérés selon que le profil de dissolution est homogène ou localisé.

Mots clefs: Stockage du CO2, roches carbonatées, altération, géomécanique, caractérisation, modélisation

• Directeur de thèse    Prof Jérôme FORTIN, Laboratoire de Géologie de l'ENS, ORCID : 0000-0002-6341-3318
• Ecole doctorale    ED398 GRNE, ENS-PSL
• Encadrant IFPEN    Dr Elisabeth BEMER, ORCID : 0000-0002-0703-2406
• Localisation du doctorant    IFPEN, Rueil-Malmaison, France
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2026 (2 novembre)
• Employeur    IFPEN
• Qualifications    Master en Sciences de la Terre ou en Sciences de l'ingénieur
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR), Français niveau B1 (CECR)
• Autres qualifications    Goût pour les approches expérimentales et théoriques, connaissances en mécanique des roches et en modélisation par éléments finis

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