Thèse Modélisation de l'Évolution des Propriétés Géomécaniques d'Une Roche Carbonatée Sous l'Effet de l'Injection d'Un Fluide Acide H/F

Ecole normale supérieure - PSL

Établissement : Ecole normale supérieure - PSL
École doctorale : Géosciences, Ressources Naturelles et Environnement
Laboratoire de recherche : Laboratoire de Géologie de l'Ecole Normale Supérieure
Direction de la thèse : Jérôme FORTIN ORCID 0000000263413318
Début de la thèse : 2026-11-03
Date limite de candidature : 2026-05-10T23:59:59

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.

La réalisation de simulations couplées thermo-hydro-mécaniques et chimiques à grande échelle sera indispensables pour entériner la viabilité d'un site de stockage de CO2. Cependant, il manque encore des lois adaptées pour décrire l'évolution des propriétés hydromécaniques des roches sous l'effet de l'altération chimique. Cette thèse s'attaquera à cet enjeu, particulièrement clé pour les roches carbonatées très réactives. L'approche intégrée de caractérisation et de modélisation, développée dans la thèse, permettra de définir des lois d'évolution de paramètres géomécaniques clés sous l'effet de l'altération chimique.