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RAPPORT D’ETUDE 07/01/2009 N° DRA-07-79351-11037A METSTOR : Méthologie de sélection des sites de stockage du CO dans les réservoirs 2souterrains 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 CO dans les réservoirs souterrains en 2France 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 ...
Publié le : samedi 24 septembre 2011
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RAPPORT D’ETUDE 07/01/2009
N° DRA-07-79351-11037A
METSTOR : Méthologie de sélection des sites
de stockage du CO dans les réservoirs 2
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 CO dans les réservoirs souterrains en 2
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
Pierre ROUX Frédéric MERLIER Sylvain CHAUMETTE NOM
Ingénieur Responsable Responsable du pôle Qualité
Unité DIAG Unité DIAG AGIR

Direction des Risques Direction des Risques
Accidentels Accidentels 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  Idenrisques 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 CO 11 2
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 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 CO ..................................................................... 24 2
3.5  CONCLUSION GÉNÉRALE SUR LE RETOUR D’EXPÉRIENCE CO ........................................................ 25 2
4.  ANALYSE DE RISQUES « GÉNÉRIQUES » SUR LES INSTALLATIONS DE TRANSPORT
ET DE STOCKAGE DU CO ....................................................................................................................... 27 2
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 
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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
CO dans des formations géologiques sur le territoire français (on et off-shore). 2

L’approche de la problématique du stockage de CO , proposée dans le cadre de 2
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 CO . 2

Enfin, cet inventaire doit être complété par un inventaire des sources d’émissions
de CO en s’attachant, autant que faire ce peut, à caractériser les compositions 2
(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.

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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 CO , et qu’il convient a 2
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 CO identifiée sur le 2
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 CO , 2
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 (SO , 2
NO , …) et par conséquence la pureté minimum acceptable du CO injecté, x 2
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.

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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 CO . 2
Module 2 « Inventaire des émetteurs de CO en France » (coord. BRGM) 2
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 réactivité de la
formation géologique vis à vis de mélanges de gaz polluants identifiés dans le
module 2. Régionaliser les résultats de ces études pour chacun des réservoirs
identifiés sur le territoire national. Identifier les contraintes physiques imposées
pour chaque option de stockage ou de séquestration et les caractéristiques
chimiques minimales acceptables du fluide à injecter.
Module 4 « Technique d’injection » (coord. GdF)
Objectif : Présenter une synthèse des solutions techniques actuellement
disponibles concernant les installations de surface et les équipements de
forage permettant l’injection de CO dans les formations géologiques. 2
Module 5 « Evaluation des risques techniques » (coord. INERIS)
Objectif : Identifier et évaluer les risques puis sélectionner parmi ceux-ci, ceux
qui présenteront les risques les plus importants vis à vis de l’environnement
physique et humain du stockage afin d’en établir une cartographie.
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Module 6 « Critères d’acceptabilité vis à vis des populations » (coord.
CIRED)
Objectif : Evaluer la perception et la communication du risque lié au stockage
géologique du CO 2
Module 7 « Démonstrateur » (BRGM)
Objectif : Concevoir un outil d’aide à la décision permettant d’informer
l’utilisateur sur l’ensemble des données disponibles mais également sur les
lacunes de données, et lui permettre de combiner les informations fournies
avec ses propres informations.
Le présent document est rattaché au module 5 qui s’intitule : Evaluation des
risques techniques.

1.4 PRESENTATION DÉTAILLÉE DU MODULE 5
Le CO n’est pratiquement pas toxique aux faibles concentrations, mais il devient 2
dangereux, même en présence d’oxygène, si sa teneur augmente. Son action
toxique porte sur le système sanguin et surtout le système respiratoire. Substitué
à l’oxygène de l’air ou diluant celui-ci, il peut également être à l’origine d’un risque
d’asphyxie pour les personnes exposées. A titre d’exemple, la réglementation
minière en France limite à 1% la concentration de ce gaz dans l’air pendant le
travail.
De même, l’ensemble du processus de stockage en milieu géologique souterrain
(la capture, la préparation, le transport, l’injection,…) nécessite l’emploi de
méthodes et d’installations technologies spécifiques mettant notamment en œuvre
des hautes pressions et des basses températures.
Par ailleurs, même si un des critères principaux pour le choix des sites potentiels
de stockage sera une faible perméabilité des terrains de recouvrement, une
certaine migration de gaz vers la surface peut avoir lieu.
Dans le cadre du stockage géologique de dioxyde de carbone, il est donc
important d’identifier et d’évaluer les risques puis de sélectionner parmi ceux-ci,
ceux qui présenteront les risques les plus importants vis à vis de l’environnement
physique et humain du stockage afin d’en établir une cartographie.
Les principales étapes de l’étude concerne donc l’identification :
des risques technologiques sur les sites de la récupération, du traitement et de
l’injection du dioxyde de carbone,
des risques liés aux fuites de gaz du gîte géologique du stockage vers la
surface du sol, par les terrains de recouvrement et les aquifères,
d’une tentative de cartographie des principaux critères de vulnérabilité de
l’environnement physique et humain vis à vis du stockage,
Ces différentes étapes de l’étude sont décrites ci-après comme le prévoyait la
définition initiale du projet.
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Page 6 sur 58 1.4.1 Identification des risques technologiques
L’étude de l’identification des risques technologiques comporte quatre étapes:
Etape 1 : Définition d’un processus « type » de séquestration géologique du CO2
Le but de cette phase est de recueillir l’ensemble des données nécessaires
relatives aux installations technologiques, concernant leur typologie et leur
conception.
L’objectif sera d’identifier les principales fonctions des unités et les équipements
associés. Les caractéristiques de ces derniers seront précisées de telle façon
qu’elles puissent servir de base à l’analyse des risques et à l’examen des
scénarios envisagés.
Une description fonctionnelle des installations type sera réalisée en indiquant les
paramètres opératoires et procédures prévus pour les différentes phases de
l’exploitation, de maintenance, de démarrage et d’arrêt.
A l’issue de cette étape, la typologie d’installations « type » sera définie.

Etape 2 : Réalisation d’un état de l’art actualisé de la réglementation et de la
sécurité s’appliquant à l’ensemble du processus de séquestration géologique du
CO . 2
Cette étape vise à réaliser un état de l’art du domaine du processus de
séquestration géologique du CO en matière de sécurité. 2
A l’issue de cette étape, un rapport de synthèse rendra compte de cet état de l’art
en mettant en avant les contextes réglementaires en Europe et Amérique du Nord
dans lesquels s’inscrivent les différentes installations étudiées en détail sous
l’approche sécurité.

Etape 3 : Réalisation d’une analyse de risques « générique » sur les installations
du processus de séquestration géologique du CO . 2
L’objectif sera d’identifier, d’une part, les dangers des installations étudiées, liés
aux produits utilisés et aux équipements associés ainsi qu’aux installations
internes susceptibles d’interactions et, d’autre part, les dangers d’origine externe
liés aux activités extérieures (éléments naturels...).
L’INERIS fera une synthèse d’accidents survenus sur des installations
comparables. L’étude de ces accidents et l’analyse des enseignements tirés
permettront de compléter l’analyse de risques.

Etape 4 : Définition des mesures de sécurité « génériques »
L’objectif de cette partie sera d’identifier les consignes de sécurité, l’installation de
dispositifs de contrôle, de régulation et de protection à mettre en œuvre sur une
installation type afin de maîtriser les risques.
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