comportement thermo mécanique du sel gemme pour le stockage souterrain d'énergie

par Mejda Azabou

Projet de thèse en Géosciences et géoingénierie

Sous la direction de Michel Tijani et de Ahmed Rouabhi.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris) , en partenariat avec Centre de géosciences (Fontainebleau, Seine et Marne) (laboratoire) , Géosciences - Fontainebleau (equipe de recherche) et de École nationale supérieure des mines (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-11-2017 .


  • Résumé

    Le sel gemme est une roche présentant des caractéristiques mécaniques, hydrauliques et thermiques très favorables au stockage souterrain (hydrocarbures, déchets radioactifs ou chimiques, etc). Dans le contexte du stockage massif d'énergie dans le sous-sol pour la transition énergétique, la thèse se propose d'améliorer les connaissances actuelles sur la rhéologie du sel gemme, et dans un premier temps le comportement thermo-mécanique. Dans le centre de Géosciences MINES ParisTech, une nouvelle loi de comportement est en cours de développement, ainsi qu'une nouvelle méthodologie pour le dimensionnement d'ouvrages souterrains dans des milieux salins. Une contribution importante de la thèse sera la réalisation d'essais en laboratoire sous différents régimes de contrainte, vitesse et température afin de valider et améliorer la loi proposée. Des phénomènes non maîtrisés à l'heure actuelle (tels que le fluage inverse ou l'effet de la température) seront étudiés. Le modèle sera par la suite implémenté dans les codes numériques de l'équipe. Après validation, il sera utilisé dans des simulations thermo-mécaniques des cavités de stockage en couplant la thermodynamique du fluide stocké avec la réponse de la cavité et du massif environnant. Des collaborations internationales pour comparer différents modèles et approches pourront être établies en fonction de l'avancement du travail.

  • Titre traduit

    thermo mechanical behavior of rock salt in the context of underground energy storage


  • Résumé

    Rock salt has been used for several decades as a storage and disposal medium (hydrocarbons, nuclear waste, etc.) because of several assets, including very low permeability and porosity, and time-dependent behaviour. The proposed research is directly related to the massive underground energy storage required within the energy transition context. The main goal of the Ph.D. is to improve current understanding on the behaviour of rock salt, with an initial focus on its thermo-mechanical response. A new constitutive law is under development at the Geosciences Department of MINES ParisTech, and a new methodology to design salt caverns is also underway. The successful candidate will conduct experimental and modeling work. The experimental work will consist in performing laboratory-scale tests under different loading conditions to validate and improve the new constitutive model. Phenomena that are not currently fully understood – such as inverse creep or the effect of temperature – will be investigated. The numerical work will consist in implementing and using the new model to simulate salt caverns, coupling the thermo-mechanical response of the host rock with the thermodynamics of the stored fluid. In-house FEM codes will be used. Depending on work progress, international collaborations may be established to benchmark the new model and design methodology.