Modélisation de la production et du stockage du méthane biogénique par TemisFlow® dans le bassin de Guaymas (Golfe du Californie, Mexique)

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.

Modélisation de la production et du stockage du méthane biogénique par TemisFlow® dans le bassin de Guaymas (Golfe du Californie, Mexique)

La Direction Sciences de la Terre et Technologies de l’Environnement mobilise des moyens expérimentaux et numériques pour caractériser, comprendre et modéliser le sol et le sous-sol. Dans ce cadre, un logiciel de modélisation de bassin, TemisFlow®, a été développé pour répondre à ces enjeux.

Contexte du stage

TemisFlow® intègre un module dédié à la production de méthane biogénique, basé sur une relation entre le gradient géothermique (°C/km) et la vitesse de sédimentation (m/Ma) dans les bassins sédimentaires. Ce module identifie les conditions optimales pour la production et la préservation de méthane d’origine microbienne, en s’appuyant sur les travaux de Schneider et al. (2016) et de Clayton (1992).

La formation et la préservation du méthane biogénique sont favorisées lorsque la vitesse de chauffe d’un bassin se situe entre 7 et 18 °C/Ma. Au-delà de ces limites, les conditions deviennent défavorables : une chauffe trop lente limite la conversion de la matière organique en méthane, tandis qu’une chauffe trop rapide détruit les microorganismes méthanogènes.

Le bassin de Guaymas, situé dans le golfe de Californie (Mexique), se distingue par des gradients géothermiques extrêmement élevés (135 à 804 °C/km) en raison de l'activité hydrothermale intense liée à l'expansion océanique rapide. Sa vitesse de sédimentation est également très élevée, atteignant des valeurs de plus de 1000 m/Ma (ou 1 m/ka). Cette forte accumulation sédimentaire est due à la productivité planctonique élevée dans les eaux de surface et un apport continental élevé. Ces données conduisent à une vitesse de chauffe de l’ordre de 200 °C/Ma. Ces conditions extrêmes contrastent avec les environnements étudiés précédemment, mais le bassin de Guaymas génère et stocke néanmoins du méthane sous plusieurs formes (dissous, gazeux et hydrates).

L’objectif du stage est donc d’évaluer si, malgré des conditions aussi éloignées de celles des environnements étudiés par Clayton (1992), le bassin de Guaymas est capable de préserver et de stocker du méthane biogénique. Le modèle de potentiel biogénique considère que même si le taux de chauffage dépasse 18 °C/Ma, un potentiel réduit de gaz biogénique peut subsister dans le système mais la question de la génération et de stockage du méthane dans ce contexte reste ouverte.

Programme du stage

Il s’agira d’investiguer le comportement du module de production de gaz biogénique implémenté dans le logiciel de bassin Temisflow®, qui jusqu’ici n’a été validé que dans le cas de bassin dont les conditions thermiques et de carbone organique présentaient une probabilité élevée de génération et de préservation de méthane (Schneider et al., 2016 ; Torelli et al., 2021), sur le bassin de Guaymas.

L’étude se basera dans une première étape sur des modèles 1D en s’appuyant sur les données disponibles.

Dans un second temps, un modèle 2D sera construit puis calibré en température, pression et sur les mesures de gaz observées sur les puits étudiés pour s’intéresser à la partie migration et stockage du méthane dans les conditions actuelles. 

Mots-clefs : gas biogénique, Méthane, modélisation de bassin

Profil recherché :

Géologie / Géosciences, Géophysique, Géochimie, Sciences de la Terre, Modélisation numérique appliquée aux géosciences

Lieu du stage : IFPEN, 1 & 4 avenue de Bois Préau - 92852 Rueil Malmaison et Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences - Université de Lille

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