Production de méthane par injection de dioxyde de carbone dans les gisements d'hydrates de méthane sédimentaires. Etude des équilibres CO2-CH4
Résumé
La production de méthane à partir des gisements d'hydrates sédimentaires permet de coupler la récupération du gaz et la séquestration du dioxyde de carbone. Le concept a d'abord été avancé par Ohgaki et al. (1996) puis étendu à des gisements riches en éthane (Nakano et al., 1998). Le concept original met en jeu une compétition thermodynamique de CH4 et CO2 pour la phase hydrate et pose des questions cinétiques. En effet, les cristaux d'hydrate de méthane, stables, localisés dans la porosité, sont déstabilisés par le passage d'un fluide enrichi en dioxyde de carbone et doivent recristalliser en une forme plus stable, riche en CO2. Ce phénomène de recristallisation a été observé expérimentalement (Ersland, 2008) mais n'est aujourd'hui pas maîtrisé ; la cinétique doit être déterminée, puis couplée avec le transport en milieu poreux dans un modèle de réservoir. Nous avons mis en place une démarche en deux étapes. La première étape, dont les résultats expérimentaux sont présentés dans ce travail, consiste à étudier les cinétiques de recristallisation. Nous synthétisons un hydrate de méthane sec (sans eau liquide), le plus dispersé possible (en poudre). Les opérations sont réalisées dans un réacteur fermé de 2L, dont la pression opératoire peut être contrôlée jusqu'à 10 MPa, et la température maintenue au dessus de 0°C afin d'empêcher la formation de glace. Une fois la poudre d'hydrate synthétisée, nous soumettons le système à un déséquilibre par remplacement de la phase gazeuse (méthane pur) par du dioxyde de carbone pur. Ensuite, nous étudions l'évolution de la composition de la phase gazeuse par chromatographie pour établir la cinétique. La deuxième étape consistera à étudier cette cinétique de remplacement dans une géométrie plus réaliste, 1D. Un réacteur tubulaire, rempli d'hydrate de méthane, sera soumis d'un coté à une injection de CO2 et le gaz récupéré de l'autre coté sera analysé par chromatographie gazeuse. Nous présenterons le nouvel appareillage, en cours de conception.