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SIMUlation des Sites COntaminés par des Produits Pétroliers
1994-1997

 

Objectifs et contenu

Dérivé des codes de gisement pétrolier SARIP et ATHOS, le code de calcul SIMUSCOPP a été développé dans le cadre du projet européen EUREKA RESCOPP (Réhabilitation des Sites Contaminés par des Produits Pétroliers) par l'IFP, BURGEAP et des sociétés italiennes du groupe ENI.

Les mécanismes pris en compte sont les (i) écoulements multiconstituants 3D triphasiques (eau/air/huile), (ii) le transport de masse par convection/dispersion cinématique/diffusion moléculaire, (iii) les transferts de masse sol/huile/eau/gaz, (iv) la biodégradation de la phase huile et de la phase dissoute.

Les domaines d’application couvrent la plupart des problématiques de sites pollués contaminés par des produits pétroliers : (i) impact de la phase huile, dissoute et/ou gazeuse en scénario de pollution accidentelle ou chronique ; (ii) choix, dimensionnement et optimisation de procédés de réhabilitation : pompage/écrémage, pompage/traitement, venting classique ou venting chaud, extraction triple (eau/air/huile), injection de vapeur, biodégradation, atténuation naturelle, … Développé pour des produits pétroliers, SIMUSCOPP peut également simuler le devenir d’autres composés organiques, hormis la production de métabolites pour les composés soumis à un mécanisme de biodégradation séquentielle.

Les principaux intérêts et spécificités de SIMUSCOPP sont :

  • La prise en compte simultanée des écoulements triphasiques dans un maillage 3D et du transport de masse couplé à l’ensemble des termes d’échanges entre phases et à la biodégradation
  • La possibilité de modifier le maillage en cours de modélisation et de sous-mailler différemment les différentes couches d'un modèle multi-couches, avec un maillage de type emboîté peu consommateur de ressources vis-à-vis d’un maillage écossais
  • La prise en compte spécifique de la biodégradation de la phase huile
  • La prise en compte de la géométrie précise des puits (qui ne sont pas assimilés à la géométrie de la maille).

 

Fonctionnalités

Les mécanismes modélisés sont les suivants :

  • régime permanent et transitoire en écoulement et en transport
  • écoulements multiconstituants (jusqu’à 6 composés) mono- di- ou triphasiques (eau/air/huile)
  • transport de masse par convection/dispersion cinématique/diffusion moléculaire
  • transferts de masse entre phases solides/huile/eau/gaz en situation équilibre local
  • biodégradation de la phase huile et de la phase dissoute (formalisme mathématique repris de Côme, 1996), avec un accepteur d’électrons unique
  • prise en compte de l’influence de la température

Le maillage est 3D, avec une géométrie radiale ou cartésienne rectangulaire et possibilités de sous-maillage de type emboité. Le mailleur permet la prise en compte de failles verticales localisées à la frontière entre des faces de mailles.

Concernant les méthodes numériques, le code a été développé en volumes finis. 4 méthodes de résolution du système linéaire sont disponibles : direct de type GAUSS-D4, itérative de type sur-relaxation, CNDCGS (gradient conjugués avec préconditionnement), CGS (gradient conjugués sans préconditionnement).

La validation du code s’est appuyée sur diverses données de terrain :

  • expériences de laboratoire en 2D et 3D
  • expériences sur site contrôlé (bassin SCERES à Strasbourg - modèle physique de 25 x 12 x 4m) : contamination par gazole et TCE
  • modélisation d’une quarantaine d’expérimentations sur sites réels (étude d’impact, prévision des flux hydriques et des concentrations, dimensionnement de dispositifs de dépollution, …).

Par ailleurs, des benchmark avec différents codes de calcul ont été réalisés dans le cadre de deux projets de R&D : TRANSPOL (Transport de polluants, coordonnateur INERIS) et MACAOH (Modélisation, Atténuation naturelle, Caractérisation des Aquifères contaminés par des Organo-Halogénés, coordonnateur BURGEAP).

 

Documentation

CÔME JM., BOHY M., SCHAFER G., 2002. Estimation des flux de vapeurs dans la zone non saturée et à l’interface sol-air. Confrontation des données mesurées sur un bassin expérimental avec différentes solutions analytiques et numériques. Premières rencontres nationales ADEME de la recherche sur les sites et sols pollués, Paris 12-13 Déc.

JELLALI S., 2000. Pollution d’aquifères poreux par les solvants chlorés. Mécanismes de transport avec échanges entre phases. Expérimentations sur site contrôlé avec le trichloréthylène. Th. Doctorat U. Louis Pasteur, Strasbourg, IMFS/IFARE, 217 p.

IFP, 1999. Modèle SIMUSCOPP - Simulation des Sites Contaminés par des Produits Pétroliers. Support PDF de présentation

CÔME JM., LE THIEZ P., 1998. Recherche d’une pollution pétrolière dans un milieu aquifère karstifié et dépollution de la nappe. Colloque Eau50, 7-10 Oct., Nancy (France), 6 p.

CÔME JM., LE THIEZ P., 1998. SIMUSCOPP, un modèle numérique original de migration des polluants organiques et de réhabilitation des sites. 25èmes journées de l’hydraulique / SHF, 15-17 Sept., Chambéry (France), 10 p.

CÔME JM., LEDOUX E., LECOMTE P., 1997. Expérimentation et modélisation des procédés in situ de biodégradation aérobie des hydrocarbures. L'Eau, L'Industrie, Les Nuisances, Sept. 1997, n°204, pp 94-100.

CÔME JM., 1996. Expérimentation et modélisation des procédés in situ de dépollution par biodégradation aérobie des aquifères contaminés par des hydrocarbures. Prise en compte d'une phase résiduelle en huile. Th. Doctorat, Ecole des Mines de Paris. Mémoires des Sciences de la Terre de l'Ecole des Mines de Paris n°29, 311 p. Une version PDF de la thèse est disponible sur simple demande ici.

LE THIEZ P., CÔME JM., SEVA E., POTTECHER, G., 1996. An industrial 3-D numerical model for simulating organic pollutants migration and site remediation, Envirosoft, Sept.18-20, Côme (Italie), 10 p.

LE THIEZ PA., POTTECHER G., CÔME JM., 1995. Validation of a General 3-D Numerical Model for Simulating Organic Pollutants Migration and Application to Site Remediation, Int. Conf. on Health, Safety & Environment, June 9-12, New Orleans (USA). SPE 35851, 11 p.

LE THIEZ PA., DUCREUX J., 1994. A 3-D Numerical Model for Analysing Hydrocarbon Migration into Soils and Aquifers, Eight Int. Conf. of the Int. Ass. For Computer Methods and Advances in Geomechanics, May 22-23, Morgantown (USA). 7 p.

CÔME JM., GOBLET P., VINCENT F., FORNIELES J.-M., LECOMTE P., 1994. Modeling of in situ aerobic bioremediation processes in hydrocarbons contaminated aquifers. Account of a residual phase. Europ. Geophys. Soc., XIX Gen. Assembly, Apr.25-29, Grenoble (France).

 

 

 

 

 

Technologies et accès au logiciel

La version actuelle du code est la v 2.9 d’octobre 1999.

Outre l’implémentation du code à l’IFP et BURGEAP, SIMUSCOPP est utilisé par différents laboratoires de recherche.

Liens utiles

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Partenaires du projet

         

 


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