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RAPPORT D’ETUDE 07/01/2009 N° DRA-07-79351-11037A METSTOR : Méthologie de sélec

RAPPORT D’ETUDE 07/01/2009 N° DRA-07-79351-11037A METSTOR : Méthologie de sélection des sites de stockage du CO2 dans les réservoirs souterrains en France Contribution de l’INERIS pour les étapes 2, 3 et 4 du module 5 METSTOR : Méthologie de sélection des sites de stockage du CO2 dans les réservoirs souterrains en France CONTRIBUTION DE L’INERIS AU MODULE 5 Client : ADEME Liste des personnes ayant participé à l’étude : Pierre ROUX, Brigitte NEDELEC, Charlotte BOUISSOU, Candice LAGNY Réf. : DRA-07-79351-11037A Page 1 sur 58 PREAMBULE Le présent rapport a été établi sur la base des informations fournies à l’INERIS, des données (scientifiques ou techniques) disponibles et objectives et de la réglementation en vigueur. La responsabilité de l’INERIS ne pourra être engagée si les informations qui lui ont été communiquées sont incomplètes ou erronées. Les avis, recommandations, préconisations ou équivalent qui seraient portés par l’INERIS dans le cadre des prestations qui lui sont confiées, peuvent aider à la prise de décision. Etant donné la mission qui incombe à l’INERIS de par son décret de création, l’INERIS n’intervient pas dans la prise de décision proprement dite. La responsabilité de l’INERIS ne peut donc se substituer à celle du décideur. Le destinataire utilisera les résultats inclus dans le présent rapport intégralement ou sinon de manière objective. Son utilisation sous forme d’extraits ou de notes de synthèse sera faite sous la seule et entière responsabilité du destinataire. Il en est de même pour toute modification qui y serait apportée. L’INERIS dégage toute responsabilité pour chaque utilisation du rapport en dehors de la destination de la prestation. Rédaction Vérification Approbation NOM Pierre ROUX Frédéric MERLIER Sylvain CHAUMETTE Qualité Ingénieur Unité DIAG Direction des Risques Accidentels Responsable Unité DIAG Direction des Risques Accidentels Responsable du pôle AGIR Direction des Risques Accidentels Visa Réf. : DRA-07-79351-11037A Page 2 sur 58 TABLE DES MATIÈRES 1. INTRODUCTION ................................................................................................................................. 3 1.1 OBJET DU PROGRAMME ..................................................................................................................... 3 1.2 OBJECTIFS GÉNERAUX DES TRAVAUX................................................................................................ 4 1.3 PLAN, DE RECHERCHE/PROGRAMME DES TRAVAUX........................................................................... 5 1.4 PRESENTATION DÉTAILLÉE DU MODULE 5......................................................................................... 6 1.4.1 Identification des risques technologiques ............................................................................... 7 1.4.2 Identification des risques de fuite du stockage géologique ..................................................... 8 1.4.3 Cartographie des principaux critères de vulnérabilité (CIRED)............................................ 8 1.5 CONTRIBUTION DE L’INERIS POUR LE MODULE 5............................................................................. 9 2. ÉTAT DE L’ART ACTUALISÉ DE LA RÉGLEMENTATION S’APPLIQUANT AU PROCESSUS DE SÉQUESTRATION DU CO2......................................................................................... 11 2.1 LES CANALISATIONS DE TRANSPORT ............................................................................................... 11 2.2 LES INSTALLATIONS FIXES CONNEXES AU TRANSPORT ET AU STOCKAGE........................................ 13 2.3 LE STOCKAGE GÉOLOGIQUE............................................................................................................ 14 2.4 SEUIL D’EXPOSITION....................................................................................................................... 15 2.4.1 Seuil d’exposition professionnel............................................................................................ 15 2.4.2 Seuil d’exposition des populations........................................................................................ 15 2.5 RÉCAPITULATION DES DISPOSITIFS RÉGLEMENTAIRES .................................................................... 18 3. SYNTHÈSE D’ACCIDENTS INTERVENUS SUR DES INSTALLATIONS COMPARABLES 19 3.1 LES CANALISATIONS ....................................................................................................................... 19 3.1.1 Revue d’accidentologie des canalisations............................................................................. 19 3.1.2 Les matières .......................................................................................................................... 19 3.1.3 Les types et circonstances des accidents............................................................................... 20 3.1.4 Les causes ............................................................................................................................. 21 3.1.5 Les conséquences .................................................................................................................. 21 3.1.6 Synthèse du retour d’expérience « canalisation »................................................................. 22 3.2 LES INSTALLATIONS FIXES CONNEXES AU TRANSPORT ET AU STOCKAGE........................................ 23 3.3 LES STOCKAGES GÉOLOGIQUES ...................................................................................................... 24 3.4 LES ACCIDENTS CONCERNANT DIRECTEMENT LE CO2..................................................................... 24 3.5 CONCLUSION GÉNÉRALE SUR LE RETOUR D’EXPÉRIENCE CO2 ........................................................ 25 4. ANALYSE DE RISQUES « GÉNÉRIQUES » SUR LES INSTALLATIONS DE TRANSPORT ET DE STOCKAGE DU CO2....................................................................................................................... 27 4.1 COLLECTE DES DONNÉES D’ENTRÉES NÉCESSAIRES........................................................................ 30 4.1.1 Description des procédés et des installations ....................................................................... 30 4.1.2 Recensement des matières et produits................................................................................... 38 4.2 TRADUCTION DES DONNÉES D’ENTRÉES ET PRÉALABLES À L’ANALYSE DES RISQUES ..................... 43 4.2.1 Analyse du retour d’expérience............................................................................................. 43 4.2.2 Les potentiels de dangers...................................................................................................... 45 4.2.3 Caractérisation et localisation des agresseurs externes potentiels....................................... 49 4.3 ANALYSE PRÉLIMINAIRE DES RISQUES ............................................................................................ 50 5. MESURES DE SÉCURITÉ « GÉNÉRIQUES »............................................................................... 54 5.1 RETOUR D’EXPÉRIENCE EOR.......................................................................................................... 54 5.1.1 Un exemple de canalisation terrestre.................................................................................... 54 5.1.2 Les moyens de surveillance des canalisations....................................................................... 54 5.2 CHOIX DU TRACÉ DE LA CANALISATION.......................................................................................... 54 5.3 TECHNIQUES DE MONITORING......................................................................................................... 55 6. CONCLUSION .................................................................................................................................... 56 7. LISTE DES ANNEXES....................................................................................................................... 57 Réf. : DRA-07-79351-11037A Page 1 sur 58 1. INTRODUCTION 1.1 OBJET DU PROGRAMME Le projet METSTOR a pour objet de concevoir une méthodologie permettant, sur la base d’un jeu de données aussi exhaustif et représentatif que possible des caractéristiques du sous-sol français et de critères socio-économiques (inventaire), de proposer des solutions techniques intégrées pour le stockage du CO2 dans des formations géologiques sur le territoire français (on et off-shore). L’approche de la problématique du stockage de CO2, proposée dans le cadre de ce projet, se veut globale afin de ne pas hypothéquer d’éventuelles solutions pour l’avenir. C’est pourquoi l’inventaire des formations géologiques doit prendre en compte non seulement les solutions classiques telles que le stockage en réservoir ou la séquestration dans les couches de charbon, mais également de nouvelles voies telle la séquestration minéralogique dans les roches basiques ou ultra-basiques (basaltes, serpentines). Chacun des types de formations géologiques envisagées possède ses propres caractéristiques bénéfiques ou défavorables vis-à-vis du stockage du CO2. Enfin, cet inventaire doit être complété par un inventaire des sources d’émissions de CO2 en s’attachant, autant que faire ce peut, à caractériser les compositions (quantitatives et/ou qualitatives) des gaz émis. L’ensemble des données, critères et solutions techniques issues de l’étude doit être intégrées dans un système d’aide à la décision accessible en ligne (via Internet) et exploitable par les industriels aux fins d’analyser les solutions disponibles tant en ce qui concerne les capacités de stockage à proximité de leurs installations que les solutions techniques à mettre en œuvre et les contraintes techniques et environnementales liées soit au site, soit aux solutions techniques envisagées. Réf. : DRA-07-79351-11037A Page 3 sur 58 1.2 OBJECTIFS GÉNERAUX DES TRAVAUX Ces quelques considérations précédentes démontrent qu’il ne saurait y avoir de solution unique au problème du stockage souterrain du CO2, et qu’il convient a priori d’identifier les différents critères à prendre en compte pour la recherche de solutions efficaces afin de répondre aux futurs besoins en termes de réduction des émissions des gaz à effet de serre. Ainsi, en mettant au regard de chacune des sources de CO2 identifiée sur le territoire métropolitain, les différents réservoirs potentiellement favorables au stockage, on doit pouvoir renseigner, pour chacune des solutions proposées, les paramètres suivants : capacités de stockage offertes par le milieu naturel, proximité des sources d’émission du CO2, faisabilité technique de l’injection en fonction du milieu choisi, risques liés à l’ensemble du processus de la préparation et du stockage de gaz, risques d’éventuelles fuites vers les nappes phréatiques et vers la biosphère, paramètres d’acceptabilité socio-économiques. Afin de permettre cette analyse multi-critère, des études fondamentales doivent être menées afin d’identifier les critères déterminants à prendre en compte. Cela concerne pour l’essentiel : la quantification des potentialités de stockage ou de séquestration en fonction des formations géologiques candidates, la réactivité de la formation géologique vis à vis d’autres gaz polluants (SO2, NOx, …) et par conséquence la pureté minimum acceptable du CO2 injecté, les solutions techniques d’injection et leurs contraintes (gaz supercritique, gaz dissous), pour chaque type de formation géologique concernée, l’identification des risques techniques liés au stockage souterrain (risques technologiques pendant la récupération, la préparation et l’injection de gaz, fuites, temps de retour vers la biosphère, …), en borner les conséquences, les probabilités, et explorer les irréversibilités, l’identification des critères d’acceptabilité vis à vis des populations. Réf. : DRA-07-79351-11037A Page 4 sur 58 1.3 PLAN, DE RECHERCHE/PROGRAMME DES TRAVAUX Compte tenu de son aspect pluri-disciplinaire, ce projet a pu être aisément découpé en modules pouvant être traités de façon indépendante (études thématiques). Cependant, il a été nécessaire de tester les différents critères résultant des études thématiques sur un jeu de données aussi exhaustif que possible afin de vérifier la réalité du résultat de l’analyse multi-critère proposée mais également d’identifier les lacunes de connaissance (les verrous) nécessaires de combler pour chacune des solutions proposées. Il s’agit donc de réaliser un véritable démonstrateur (une application SIG accessible sur Internet) exploitant une base de données évolutive et pouvant être par la suite complétée par les utilisateurs eux-même. Les différents modules et leurs objectifs correspondants sont les suivants : Module 1 « Recueil des données géologiques » (coordination BRGM) Objectif : Recueillir, sur la base de projets déjà réalisés (publics ou privés moyennant l’obtention d’une autorisation d’accès des propriétaires des études) et pour l’ensemble des formations géologiques concernées (réservoirs aquifères, gisements - cf. nota bene ci-dessus - et couches de charbon, roches volcaniques basiques et ultrabasiques), l’ensemble des données disponibles relatives à la géologie, au sein d’une base de données géoréférencée. Identifier les paramètres clés indispensables à l’estimation réaliste des capacités de stockage du CO2. Module 2 « Inventaire des émetteurs de CO2 en France » (coord. BRGM) Objectif : Obtenir une cartographie des principaux émetteurs industriels de CO2 en France. Module 3 « Réactivité de la formation géologique » (coord. IFP) Objectif : Etablir une synthèse des différentes modélisations réalisées dans le cadre de projets de recherche ou commerciaux permettant d’estimer, pour chaque type de réservoir ou de formation géologique hôte, la uploads/Management/ analyse-preliminaire-de-risques.pdf