Exploitation d'une cellule d'écoulement innovante pour l'étude des hydrates de gaz en milieux poreux sous conditions thermiques contrôlées

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Exploitation d’une cellule d’écoulement innovante pour l’étude des hydrates de gaz en milieux poreux sous conditions  thermiques contrôlées

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche a l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action. Dans ce contexte, la Direction Sciences de la Terre et Technologies de l’Environnement met en œuvre ses moyens expérimentaux et numériques afin de caractériser, comprendre et modéliser le sol et le sous-sol.

Contexte

La formation d’hydrates de gaz (structures cristallines dans lesquelles des molécules de gaz sont emprisonnées au sein d’un réseau de cages d’eau) constitue un phénomène d’intérêt majeur dans divers domaines tels que le stockage et le transport de gaz naturel, ou encore le captage du CO₂. Toutefois, leur comportement dans des conditions dynamiques, notamment en présence d’un écoulement, au sein des milieux poreux, ou soumis a des gradients de salinité, reste encore mal compris.

Ce stage s’inscrit dans le cadre d’un projet expérimental innovant portant sur l’exploitation d’une cellule d’écoulement (soumise a un brevet) développée spécifiquement pour l’étude de la formation et de la dissociation des hydrates de gaz en milieux poreux sous température controlée.

Il comprendra également une étude de la cinétique de formation/dissociation des hydrates, ainsi qu'une analyse des déplacements des équilibres thermodynamiques induits par la présence de sel (NaCl) dans le système.

L’étude expérimentale sera réalisée à l’aide d’un imageur de Résonance Magnétique Nucléaire (RMN), qui permettra un suivi en temps réel des phénomènes de formation et dissociation des hydrates via une mesure de fraction liquide au cours du temps. Cette mesure permettra d’estimer la quantité d’eau non transformée en hydrates (eau résiduelle), ainsi que d’analyser la dynamique des fluides dans les milieux poreux.

L’objectif général de ce travail est d’approfondir la compréhension des mécanismes de formation etde dissociation des hydrates de gaz en milieux poreux et sous écoulement, en combinant une approche bibliographique approfondie et une étude expérimentale basée sur la résonance magnétique nucléaire RMN bas champs.

Ce programme s’articule autour de trois axes principaux :

• la réalisation d’une revue de littérature complète,
• l’étude expérimentale de la formation et de la dissociation d’hydrates de CO₂ dans des milieux poreux,
• et l’analyse détaillée et des cinétiques de formation/dissociation associées.

Profil recherché: 

Etudiant(e) en Master 2 ou en derniére année d’école d’ingénieur, spécialisé(e) en physique, ou physico-chimie ou en sciences des matériaux.

• Goût prononcé pour l’expérimentation, rigueur scientifique, curiosité, instrumentation et traitement de données.
• Compétences en phénomènes de transport en milieux poreux et les hydrates.
• Maîtrise des outils de traitement (Matlab et/ou Python).

Mots-clefs : Relaxation RMN, cellule d’écoulement, hydrate, milieu poreux, stockage de gaz, salinite, cinétique, structure du réseau poreux, etc .

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