Abandon des cavités salines

Abandonment of salt caverns

¹ Laboratoire de Mécanique des Solides, École polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex, France.
² Département Réservoirs Souterrains, Gaz de France, France.

Résumé

Un intérêt croissant est porté aux conséquences pour l’environnement de l’abandon d’ouvrages souterrains. Parmi ces derniers, les stockages souterrains d’hydrocarbures attirent l’attention depuis quelques années : dans le cas des cavernes dans le sel, l’intérêt est accru par plusieurs projets d’utilisation de telles cavernes pour l’enfouissement de déchets, notamment des résidus de la production pétrolière. Plusieurs auteurs ont attiré l’attention sur le scénario suivant : même en l’absence de déséquilibre thermique, la pression du fluide contenu (saumure par exemple) dans une caverne fermée augmente du fait du fluage naturel du sel. Un équilibre est en principe atteint, lorsque la pression du fluide devient égale à la pression naturelle des terrains. Mais, le fluide ayant en général une densité plus faible que les terrains, l’équilibre ne peut être assuré simultanément en tout point de la caverne ; surtout si celle-ci est de grande hauteur, un excès de pression significatif existera dans le fluide en haut de la caverne, avec un risque de fracturation du massif, qui pourra tendre à se développer vers le haut, Jusqu’à faire débiter la saumure de la caverne dans le premier aquifère surincombant. On montre dans cet article que ce risque peut disparaître si on tient compte d’une certaine perméabilité du sel, qui permet une relaxation de la pression du fluide. Le risque est alors limité à la période transitoire pendant laquelle les déséquilibres thermiques initiaux se résorbent.

Abstract

Solution-mined caverns are designed to be sealed and abandoned one day. In some cases, wastes will be disposed in the cavern before sealing. Due to increasing concern of environmental and safety issues, the long-term behavior of brine (or brine plus wastes) bubble initially enclosed in a cavern has been analyzed by several authors who emphasize the fracture risk due to progressive pressure build-up in the cavern caused by brine heating and cavern creep. In this paper, we examine rock-salt permeability: even if small, it results in some pressure release and leads to a final equilibrium pressure that is substantially lower, in many cases, than the lithostatic pressure. Then, the fracture risk is restricted to the transient period during which the initial temperature disequilibrium has not yet been resorbed.