Piégeage structurel

Le CO₂ tout juste injecté est plus léger que l’eau, il remonte donc à travers les pores de la roche réservoir   jusqu’à la couverture  , la roche imperméable recouvrant le réservoir  . L’excellente imperméabilité de la couverture   est par conséquent une condition sine qua non à l’autorisation de stockage.

La couverture   peut être concave (on parle d’antiforme). C’est le cas de la plupart des réservoirs   pétroliers, où les hydrocarbures se sont retrouvés piégés dans leur remontée par une couche imperméable en forme de cloche.

La couverture   peut être également plane, voire légèrement convexe. Dans ce cas, le piégeage structurel peut quand même être assuré par confinement latéral, soit par des failles, soit par des roches imperméables (changement de faciès ou discordance), bloquant la remontée du CO₂.

Enfin, on peut imaginer un piégeage dans un réservoir   sans confinement latéral, où le temps nécessaire à la remontée du CO₂ serait bien plus grand que celui exigé par les piégeages suivants.

Principales configurations de piégeage structurel

Piégeages, de gauche à droite et de haut en bas : 1) par faille, 2) sous anticlinal (antiforme), 3) par discordance, 4) par changement de faciès.

 Piégeage résiduel

Généralement, les pores de la roche du réservoir   sont si étroits que le CO₂ qui s’y loge ne peut plus en ressortir, malgré la différence de densité avec l’eau environnante. Ce mécanisme bloque de manière pérenne la migration   de CO₂ mais n’immobilise qu’un faible pourcentage du CO₂ injecté.

 Piégeage par dissolution

Une petite partie du CO₂ injecté se dissout dans l’eau salée du réservoir  . Cette eau enrichie en carbonate   et hydrogénocarbonate est plus lourde que l’eau d’origine du réservoir   et a donc tendance à redescendre au fond du réservoir  .

La vitesse de dissolution du CO₂ dépend de la surface de contact avec l’eau. De plus, la quantité qui peut se dissoudre ne peut pas dépasser la concentration à saturation du CO₂ dans l’eau. Toutefois, suite au mouvement ascendant du CO₂ injecté et au mouvement descendant de l’eau “alourdie en CO₂”, le contact entre l’eau et le CO₂ est continuellement renouvelé. Cela augmente la quantité de CO₂ dissoute.

Ces mécanismes sont relativement lents car ils ont lieu dans l’étroitesse des pores. Des estimations sur le projet Sleipner   indiquent qu’environ 15 % du CO₂ injecté est dissous au bout de 10 années.

 Piégeage minéral

Le CO₂, particulièrement quand il est dissous dans l’eau, peut réagir avec les minéraux de la roche. Certains se dissolvent à son contact, tandis que d’autres précipitent. Ce processus, qui conduit à une sécurité maximale du stockage, est malheureusement extrêmement lent. On prévoit pour le projet Sleipner   qu’au bout de 10 000 ans, seuls 5 % du CO₂ injecté devrait être minéralisé, les 95 % restants étant dissous.