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

IFP Energies nouvelles

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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.

De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de l'action de l'IPEN. 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.

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

La formation d’hydrates de CO₂ (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 à 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 à un brevet) développée spécifiquement pour l’étude de la formation et de la dissociation des hydrates de CO₂ en milieux poreux sous température contrôlée. 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 Imagerie par Résonance Magnétique (IRM), 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.

Programme du stage

• Prise en main du sujet par la bibliographique sur les hydrates de CO₂ et les outils/séquences de la RMN.
• Étudier la formation et la dissociation des hydrates en milieux poreux sous écoulement, ainsi que leurs cinétiques, à partir d’un gaz CO₂, avec ou sans présence de sel.

Profil recherché

Étudiant(e) en Master 2 ou en dernière année d’école d’ingénieur, spécialisé(e) en physico-chimie ou en mécanique des fluides.

• Goût prononcé pour l’expérimentation, rigueur scientifique, curiosité, instrumentation et traitement de données.
• Compétences en mécanique des fluides, transport en milieux poreux.
• Maîtrise des outils de traitement (Matlab).

Informations complémentaires

Mots-clefs : IRM, cellule d’écoulement, milieu poreux, stockage de gaz, salinité, cinétique, etc ….

Durée et Période du stage : 5 mois (de février/mars au mois de juillet/août)
Proposition de thèse en continuité envisagée : Oui / Non
Lieu du stage : IFPEN, 1 & 4 avenue de Bois Préau - 92852 Rueil Malmaison

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