Parcours Géoengineering

Cette formation se compose de trois parties complémentaires :

• (i) Une partie théorique avec une introduction générale à l’HSE
• (ii) des échanges avec un assistant de prévention d'une unité de recherche et un professionnel de la sécurité dans un domaine lié aux géoénergies
• (iii) deux visites aux laboratoires de recherche confrontés à des problématiques HSE spécifiques. Ensuite, le raisonnement acquis sera mis en pratique pour des cas d’application spécifiques et présenté sous la forme d'un rapport et d'un exposé oral.

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Typologies des réservoirs de stockage : cavités salines, aquifères, réservoirs d’hydrocarbures déplétés, et mécanismes de piégeage et rétention des fluides.

Types de fluides : fluides stockés de façon permanente ou saisonnière ou temporaire (en réponse à une énergie intermittente).

Autour d’un projet donné : monitoring, aspects réglementaires

Interactions avec les parties prenantes,

Bilans carbones, scopes 1, 2 et 3, pour quelques processus liés à la production et gestion des fluides.

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Le cours porte sur la fabrication des différents gaz verts, biogas, biométhane et hydrogène. Il aborde les technologies matures (méthanisation, gazéification) et l’état de la recherche pour la 3eme génération, essentiellement à partir d’algues. 

Concernant l’hydrogène nous parlerons surtout de l’hydrogène naturel, émis par l’interaction eau/roche dans le sous-sol. L’ensemble de ces gaz seront resitués dans le cadre du mix énergétique actuel et dans une réflexion sur ce qu’ils pourraient apporter à l’autonomie des territoires et au verdissement de son mix énergétique.

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Cet enseignement vise à fournir les outils permettant d’analyser un système de production en le modélisant de manière simplifiée afin d’être à même de proposer des solutions pour en améliorer globalement la performance.

Il est décomposé en deux parties complémentaires.

Une partie cours qui consiste en une présentation générale des concepts sous-jacents et des méthodes propres à la performance de puits.

Une partie pratique qui consiste en la mise en application sur des cas de synthèse de la méthodologie apprise en cours.

De manière plus détaillé l’enseignement est constitué des éléments suivants :

• Introduction à la performance de puits
• System de production : Modélisation et Analyse
• Propriétés et comportement des fluides
• Modélisation de l’Inflow
• Modélisation de l’Outflow
• Artifical Lift

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Cet enseignement pratique a pour objectif d’apprendre à simuler, à l’aide de logiciels spécialisés (Petrel, Eclipse) utilisés par les industriels du secteur des géoénergies, des cas concrets pour le développement d’un champ pétrolier mais aussi du stockage de gaz ou de CO2.

Il s’agit également de paramétrer ces simulations et d’analyser les résultats de simulations pour en définir les conditions optimales.

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L’objectif de cet enseignement est l’application pratique des notions acquises en Master en modélisation et simulation numérique en mécanique des solides, mécaniques des fluides et transferts en milieux poreux au moyen de l’utilisation de codes industriels. Il sera assuré essentiellement par des professionnels du tissu industriel local en lien avec les activités liées à leurs métiers. 

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The objective of this course module is the practical application of the notions acquired at the Master's level in modeling and numerical simulation of solid mechanics, fluid mechanics and transport in porous media by means of the use of industrial software. The course will mainly be taught by professionals of industrial partners active in the region and in line with their core business. 

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FR: Ce cours présentera différentes techniques de modélisation mathématique et numérique multi-échelles d’écoulements multiphasiques en milieux poreux hétérogènes et/ou fracturés et leurs applications pour des problématiques énergétiques et environnementales.

Introduction aux méthodes mathématiques et numériques d’homogénéisation (mise à l’échelle, upscaling) des propriétés d’écoulements et de transport dans les réservoirs.

Le cours sera suivi d’un projet de simulation numérique multi-échelles pour le traitement de situations concrètes en utilisant un simulateur de réservoirs. L'accent sera mis sur les applications et la mise en œuvre concrète de simulations numériques pour résoudre les problèmes typiques de ces domaines : séquestration géologique des gaz (CO2, H2), stockage de déchets radioactifs, géothermie etc. 

EN: This course will present different mathematical and numerical multiscale modeling techniques of multiphase flows in heterogeneous and/or fractured porous media and their applications to energy and environmental issues.

Introduction to mathematical and numerical methods of homogenization (scaling, upscaling) of flow and transport properties in reservoirs.

The course will be followed by a multi-scale numerical simulation project for the treatment of concrete situations using a reservoir simulator. Emphasis will be put on applications and concrete implementation of numerical simulations to solve typical problems in these fields: geological sequestration of (CO2, H2), radioactive waste storage, geothermal energy, etc. 

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Ce cours présente des notions de base en apprentissage automatique et fouille de données.

Le but est de maîtriser des tâches de représentation, d'analyse et de traitement dans des environnements à grand volume de données hétérogènes et complexes, numériques et/ou symboliques, pour développer des solutions d'extraction d'information, d'aide à la décision et de prédiction.

Le cours introduit brièvement les différents paradigmes et leurs applications, et se concentre sur les aspects pratiques, notamment à travers des sessions de programmation. L'accent sera mis sur des techniques d'apprentissage automatique, leur cadre théorique et méthodologique, et leurs diverses applications, notamment dans le domaine des géoénergies. 

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This course presents basic concepts in machine learning and data mining. The aim is to master representation, analysis and processing tasks in large volume environments of heterogeneous and complex numerical and/or symbolic data, in order to develop solutions for information extraction, decision support and prediction.

The course briefly introduces various paradigms and their applications, and focuses on practical aspects, in particular through hands-on sessions.

Emphasis will be put on machine learning techniques, their theoretical and methodological framework, and various applications to geoenergies.  

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L’objectif de ce module est de simuler, à l’aide de logiciels spécialisés (Ledaflow, Prosim) utilisés par les industriels du secteur des géoénergies, des cas concrets de production ou d’injection (pour stockage) de géoénergies et de traitements des effluents dans les installations de surface.

Plan détaillé du cours

• Simulation des écoulements (multiphasiques) pour prévenir ou résoudre des problèmes d’instabilités hydrodynamiques, et pour optimiser la production ou l’injection des géoénergies.
• Simulation des opérations de traitements des effluents dans les installations de surface.

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Ce module, prévu à la fin de la formation du master, vise à faire travailler collectivement les étudiants sur un projet commun, intégrateur de données et des méthodes de géosciences.

Le cas d’application correspond à la mise en évidence qualitative et pseudo-quantitative de la prospectivité d’un bassin sédimentaire pour le stockage massif en aquifère salin profond. On s’appuiera en les adaptant sur les workflows classiques de l’exploration pétrolière en domaine offshore.

Les données à intégrer, de différentes échelles, seront géophysiques, géologiques et documentaires. On mettra en œuvre des outils numériques divers et simplifiés, généralement utilisées dans l’industrie. La planification du travail collectif et individuel dans le groupe sera un des éléments essentiels de la formation.

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• Introduction : de l’usage des diagraphies dans l’évaluation du sous-sol
• Physique des outils nucléaires, évaluation des lithologies et de la porosité des matériaux
• Physique des outils électromagnétiques, identification des fluides en milieu poreux
• Gestion des effets argile et gaz
• Gestion des cas particuliers : boue à eau, boue à huile, lithologies spécifiques
• Calcul des porosités par méthode Quick Look et déterministe sous GEOLOG
• Evaluation des paramètres électriques et calcul de saturation en eau (Quick look et calcul déterministe sous GEOLOG)
• Bilan et méthode pratique

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Avec les nouvelles contraintes de raréfaction d’énergies fossiles bon marché et évolutions climatiques, il devient crucial d’étudier de nouvelles sources d’énergies renouvelables et de nouveau moyens de stockages. Cela implique notamment d’appréhender l’effet de nouvelles contraintes sur les propriétés physiques d’importances.

Le cours a pour objectif de donner une idée générale des contraintes additionnelles à considérer dans le cadre des directions émergentes de géo-énergies, basées sur une compréhension approfondie de physique des roches. Les différents outils et compétences acquises au cours du cursus de master en physique et géophysique seront appliqués à la compréhension de contraintes émergentes.

Différents aspects physiques pour but de développements de géo-énergétiques, tels que géothermie et hydrogène naturel, et stockages géologiques, tels que dioxyde de carbone, gaz et eau, seront étudiés sous le prisme de leurs contraintes en physique des roches.

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• Algèbre matricielle

• Inversion linéaire
• Introduction à l’inversion de formes d’ondes complètes (intervenant)
• Vue d’ensemble des problèmes d’inversion en sismique (intervenant TotalEnergies)

• Travaux pratiques et projets numériques en gestion de données et problèmes inverses.

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Étudier et modéliser la composition chimique des fluides aqueux et des gaz dans plusieurs contextes géologiques, dans le cadre de la géothermie et de la migration des hydrocarbures.

Cours / TD :

• Notions de thermodynamique appliquée aux solutions aqueuses (solubilité, indices de saturation, coefficients d’activités, cinétique de précipitation / dissolution)
• Les gaz rares : origine et utilisation pour le traçage des fluides anciens et actuels

TP : modélisation à l’aide du logiciel PhreeqC :

• Calculs de solubilité de phases minérales en solution aqueuse ;
• Modèle simple de transport réactif ;
• Modélisation de nucléation de vapeur en contexte d’exploitation géothermique

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C’est le fluide qu’il contient qui qualifie le réservoir. Ce fluide doit pour cela pouvoir y transiter et y résider. Nous investiguons ici les voies et les conditions de circulation possibles de ces fluides. Nous focalisons sur la caractérisation géométrique de l’endommagement structural du milieu géologique et sur la dynamique d’acquisition de celui-ci par la déformation active.

En particulier, la notion d’endommagement du réservoir est abordée à travers l’étude des réservoirs fracturés. Les réseaux de fractures, déjà étudiés en 1^er année de master, seront approfondis et complétés par l’étude des systèmes de failles. Nous aborderons enfin la prise en compte de ces objets dans les outils de modélisation et de simulation des réservoirs.

En ce qui concerne l’acquisition de cet endommagement, nous focaliserons sur la caractérisation des failles actives avec d’abord (i) un point de vue géologique sur le cycle sismique. Nous poursuivrons sur (ii) la mise en lumières des indices de surface d’une déformation récente. Nous conclurons en montrant comment (iii) on peut alors caractériser le comportement sismogénique d’une faille active.

It is the fluid it contains that qualifies the reservoir. This fluid must therefore be able to pass through and reside there. We investigate here the ways and the possible circulation conditions of these fluids. We focus on the geometric characterization of the structural damage of the geological medium and on the dynamics of its acquisition by active deformation.

In particular, the notion of reservoir damage is approached through the study of fractured reservoirs. The fracture networks, already studied in the 1st year of the master, will be deepened and supplemented by the study of fault systems. Finally, we will discuss the consideration of these objects in reservoir modeling and simulation tools.

Regarding the acquisition of this damage, we will focus on the characterization of active faults with first (i) a geological point of view on the seismic cycle. We will continue on (ii) the highlighting of surface indices of recent deformation. We will conclude by showing how (iii) we can then characterize the seismogenic behavior of an active fault.

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La multiplicité des sources d’information en géosciences et le caractère souvent partiel de celles-ci, particulièrement lorsqu’il s’agit de subsurface, peut rendre leur appréciation difficile. L’analyse d’objet de terrain, à une échelle qui couvre tant celle du laboratoire (échantillons, etc.), celle du forage (corps réservoirs) et que parfois celle d’un objectif industriel (site de stockage, géoressources, etc.). Un tel objet permet ainsi d’analyser les structures, les interactions tectonique et sédimentation, ainsi que les propriétés telles que l’endommagent, les minéralisations, l’organisation structurale (pli faille fractures).

Plan détaillé du cours

Ce cours repose sur l’analyse de plusieurs cas de terrain, repositionnés au sein de l’histoire géologique du domaine pyrénéen.

• D’échelle gisement sur la cote du Pays Basque Espagnols,
• D’échelle réservoirs sur la cote du Pays basque Français

Bien évidemment, en fonction des conditions d’affleurement et d’accès, ces zones peuvent être amenés à changer.

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Le cours suit le cours général et a pour objectif d’approfondir les notions générales traitées dans le premier cours. L’objectif sera ici un approfondissement technique, de la compréhension des modèles existants ainsi que des moyens instrumentaux permettant de mieux appréhender les problématiques du terrain.

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Principalement en présentiel, petite mise à niveau en proba/stat, puis sensibilisation à la problématique en géosciences (interpolation de données manquantes dans le sous-sol). Notion d’échelle. Moyenne, variogramme, covariance. Exemples et vocabulaire standards. Inférence à partir des données de terrain. Génération de champs aléatoires corrélés, utilisation en simulation d’écoulement pour quantifier les incertitudes, changement d’échelle.

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Rappel sur les procédés primaires de récupération.

Efficacité de récupération.

Procédés secondaires : injection d’eau et de gaz

Procédés tertiaires de récupération, dont injection de gaz miscible, de polymère, de tensioactifs, de mousse, etc. Tests de laboratoire pour qualifier tel ou tel procédé.

Méthodes de traitement des puits injecteurs et producteurs.

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