Le réservoir volcanique profond du groupe Huoshiling dans le bassin de Songliao est limité par une perméabilité ultra-faible et une densité extrême, ce qui pose des défis sévères pour un développement économique et efficace. Il constitue également un réservoir cible potentiel pour l’utilisation et le stockage du CO₂ dans le contexte des technologies CCUS. Cette étude explore et valide une méthode de modification des réservoirs basée sur la réaction eau-roche synergique entre le CO₂ supercritique (SC-CO₂) et l’eau de formation. En réalisant des expériences de réaction de dissolution saturée SC-CO₂, combinées à une analyse minéralogique quantitative par diffraction des rayons X (XRD), une caractérisation morphologique microscopique par microscope électronique à balayage à émission de champ (FE-SEM) et des tests des propriétés mécaniques des roches, l’effet de modification du réservoir par SC-CO₂ avec l’eau de formation a été étudié systématiquement. Les résultats expérimentaux montrent que SC-CO₂ dissout en priorité des minéraux tels que le feldspath et la calcite, entraînant une réduction significative de la teneur en minéraux argileux et la formation de microfissures et microcanaux. Le modèle numérique 3D de carotte construit à partir de tomographie CT révèle en outre qu’après traitement SC-CO₂, la structure poreuse du réservoir s’améliore significativement : la proportion des canaux de flux dominants avec un nombre de coordination (CN) supérieur à 3 augmente d’environ 11 %, le volume des pores dont le rayon de goulot est supérieur à 6 μm augmente de plus de 16,5 %, et les tendances des changements de perméabilité simulée et mesurée en laboratoire sont cohérentes, avec une augmentation annuelle de plus de 90 %. Par ailleurs, les tests mécaniques montrent une diminution de la résistance à la compression des échantillons de 19,6 %, une réduction du module d’élasticité de 13,2 % et une augmentation du coefficient de Poisson de 8,7 %. Les observations par microscopie électronique à balayage (SEM) confirment que cet affaiblissement mécanique peut efficacement induire un réseau secondaire de microfissures. L’étude démontre que SC-CO₂, grâce à sa capacité de diffusion moléculaire à l’échelle nanométrique et à sa tension interfaciale nulle, peut pénétrer efficacement dans les pores micro et nano, former de l’acide carbonique avec l’eau liée aux pores, et par réaction eau-roche dissoudre en profondeur l’intérieur du réservoir, surmontant ainsi la limitation des acides traditionnels qui ont du mal à atteindre les pores micro et nanoscopiques. Cette méthode offre une nouvelle base théorique et une voie technologique pour le développement économique et efficace des réservoirs volcaniques profonds à ultra-faible perméabilité ainsi que pour l’enfouissement synergique et l’amélioration de la perméabilité du CO₂ dans les technologies CCUS.

CO₂ supercritique;réservoir volcanique;ultra-faible perméabilité;réaction eau-roche;effet de dissolution;modification du réservoir