Journal de géologie et géophysique
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Abstrait

Étude de faisabilité pour la surveillance géophysique de l'énergie renouvelable du gaz comprimé dans les réservoirs poreux

Hagrey SA, Kohn D, Wiegers CE, Schafer D, Rabbel W

La plupart des sources d'énergie renouvelables sont intermittentes et nécessitent un stockage tampon (par exemple, le stockage d'énergie par air comprimé, CAES) pour combler l'écart temporel entre l'offre et les pics de demande d'électricité. Le remplacement de la saumure interstitielle par du CAES entraîne des changements dans les propriétés électroélastiques et la densité, et justifie l'application d'une approche multi-géophysique. Dans cette étude numérique, nous appliquons des techniques d'inversion élastique de forme d'onde complète (FWI), de tomographie de résistivité électrique (ERT), d'induction électromagnétique transitoire (TEM) et de gravité pour détecter et surveiller le CAES dans les réservoirs profonds et les fuites possibles dans les aquifères souterrains peu profonds du nord de l'Allemagne. Pour différents scénarios de modèles souterrains de réservoirs et de fuites CAES, des ensembles de données synthétiques sont générés et inversés à l'aide de contraintes sur le modèle initial. Les résultats révèlent principalement la capacité de notre approche appliquée à résoudre le panache du CAES dans les réservoirs salins profonds et les aquifères souterrains peu profonds. La résolution ERT pour les fuites est fortement améliorée pour l'étude combinée de surface et de forage par rapport aux études individuelles de surface et de forage. La technique de gravité appliquée est très sensible au déficit de masse causé par le panache CAES. La limite de capacité de détection de la technique est déterminée par le plus petit volume de CAES provoquant une anomalie d'amplitude juste au-dessus de la plage de précision des micro-gravimètres modernes. La technique FWI peut cartographier la fuite CAES peu profonde par des anomalies dans les tomogrammes ΔVp, ΔVs et Δdb reconstruits dans l'aquifère de fond. Cependant, ces tomogrammes contiennent des artefacts d'inversion et des effets de maculage liés principalement à la dominance de l'onde de Rayleigh dans les données. De toute évidence, les techniques multiples appliquées se complètent et se confirment. Les panaches CAES provoquent de forts déficits de masse et des pics de résistivité modérés et sont donc plus sensibles aux méthodes de gravité et FWI. L'application d'une inversion contrainte minimise les ambiguïtés d'interprétation et aide à récupérer des paramètres électroélastiques presque réalistes qui peuvent être appliqués dans des équations pétrophysiques adéquates pour quantifier les saturations CAES.