Couplage réactions-transport pour la modélisation et la simulation du stockage géologique de CO2 - Laboratoire d'Analyse et de Mathématiques Appliquées Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Couplage réactions-transport pour la modélisation et la simulation du stockage géologique de CO2

Résumé

In this work, we present some results about the coupling between transport and geochemistry for the modelling and the simulation of co2 geological storage.
We present a multiphase flow model and a geochemical model which enables to describe a coupled reactive multiphase flow problem.
We then propose two methods of resolution, the first one is a global method, the other one is a splitting method which is used at the IFP in the software COORES. The splitting is based on physical assumptions. The coupling method used is a non iterative method, in which the splitting error is corrected by adding a penalisation term. A convergence study shows that this scheme converges to the same solution as the global scheme.
A part of this PhD is dedicated to diffusion and dispersion phenomena. We are interested in this term because it can't be integrated easily in a splitting scheme, if the reactive transport is solved locally (which is necessary to use local time-step). After having highlighted the importance of this term on a representative test case, we show some difficulties encountered to integrate it in a splitting scheme.
Finally, we study a miscible multiphase flow problem in 1D from a mathematical point of view. The difficulties arise with the non linearity due to the non zero gas solubility in water. We propose a definition for the weak solution of this problem and its existence is shown thanks to the convergence of a finite volume scheme.
Cette thèse porte sur le couplage chimie-transport pour la modélisation et la simulation du stockage géologique de CO2. Nous présentons un modèle d'écoulement multiphasique et un modèle géochimique permettant de décrire un modèle couplé d'écoulement multiphasique réactif. Nous proposons ensuite deux méthodes de résolution, l'une est une méthode globale, l'autre est une méthode de splitting utilisée à l'IFP dans le logiciel COORES. Le splitting effectué pour cette méthode repose sur des hypothèses physiques. La méthode de couplage utilisée est une méthode de couplage non itérative dans laquelle l'erreur de splitting est corrigée à l'aide d'un terme de pénalisation. Une étude de convergence sur un cas simplifié permet de montrer que le schéma pénalisé est convergent vers la même solution que le schéma global. Une partie de cette thèse est consacrée à l'étude des phénomènes de diffusion-dispersion. On s'intéresse particulièrement à ce terme car il ne peut être intégré facilement dans un schéma de splitting si l'on souhaite résoudre le modèle de transport réactif de façon locale (nécessaire pour l'utilisation de sous-pas de temps locaux). Après avoir mis en évidence l'importance de ce terme sur un cas test représentatif, nous montrons la difficulté de l'intégrer dans le schéma de splitting. Finalement, on étudie un problème d'écoulement miscible en 1D d'un point de vue mathématique. Les difficultés proviennent de la non linéarité due à la solubilité non nulle du gaz dans l'eau. Nous proposons une définition d'une solution faible pour ce problème dont l'existence est montrée à l'aide de la convergence d'un schéma volumes finis de type Godunov.
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Dates et versions

tel-00206055 , version 1 (16-01-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00206055 , version 1

Citer

Elodie Tillier. Couplage réactions-transport pour la modélisation et la simulation du stockage géologique de CO2. Mathématiques [math]. Université de Marne la Vallée, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00206055⟩
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