De nouvelles méthodes d'exploration de la ressource géothermique profonde

30.01.2019
Entre 2013 et 2017, dans le cadre du projet européen IMAGE, dédié à la géothermie haute température, le BRGM s'est intéressé aux contextes - très prometteurs en Europe - des bassins sédimentaires et du socle sous-jacent, réalisant d'importantes avancées méthodologiques en matière d'exploration.

Prélèvement de fluides dans le puits géothermique de Litomerice en Tchéquie. © BRGM - F. Gal

Prélèvement de fluides dans le puits géothermique de Litomerice en Tchéquie. © BRGM - F. Gal

Issu du 7e PCRD, IMAGE (Integrated Methods for Advanced Geothermal Exploration), qui réunissait plus de vingt partenaires européens publics et privés, s’est achevé en 2017. Le BRGM, qui en présidait l’Executive Board, a spécifiquement piloté le sous-projet dédié aux contextes des bassins sédimentaires et du socle sous-jacent, participant dans une moindre mesure à deux volets consacrés aux contextes magmatiques : le développement des traceurs haute température et la modélisation hydrodynamique.

En matière de géothermie profonde, les contextes de bassin sédimentaire et du socle sous-jacent sont très prometteurs. En France métropolitaine et en Europe, ils concentrent les activités humaines et donc une forte demande énergétique (chaleur et électricité). Encore peu investigués, on sait qu’ils recèlent des ressources exploitables, le défi scientifique étant de les localiser et d’en capter efficacement les fluides.

26 partenaires issus de dix pays européens ont contribué à Image.

Des avancées significatives

Dans le Fossé rhénan, l’Eger en Tchéquie et le Bassin mollassique suisse, les équipes pluridisciplinaires du BRGM ont consacré leurs travaux aux zones intéressantes en termes de perméabilité, en l’occurrence les zones de failles en profondeur et l’interface entre le socle et la couverture sédimentaire.

Plusieurs méthodes d’exploration ont connu des améliorations significatives. Le projet a ainsi, en transposant une technique utilisée en milieu volcanique pour mesurer la température maximale rencontrée par les fluides, permis le développement et la validation de géothermomètres chimiques auxiliaires permettant de déterminer la température à l’équilibre des fluides dans les réservoirs profonds, dans une gamme de 50 °C à 320 °C.

Une méthode électromagnétique active, à partir de capteurs en surface, a également été mise au point pour imager en 3D les objets géologiques profonds (grandes failles…) en contexte suburbain. Très innovante, elle a requis le développement d’une expertise spécifique tant dans l’implantation des électrodes que dans l’interprétation du signal.

Afin de mettre en évidence les structures profondes des bassins, les chercheurs ont aussi mis à profit le principe de la sismique passive, en captant sur une longue durée le « bruit » ambiant (vibrations liées aux activités humaines et aux évènements géologiques, y compris lointains) avant d’analyser la réponse du sous-sol.

En termes de modélisation, enfin, une réflexion approfondie a été menée sur l’intégration d’éléments dynamiques (état de contraintes et débit des fluides, par exemple) dans les modèles géologiques statiques (géométriques). Des modèles mécaniques et hydrauliques intégrant un réseau de failles complexe en trois dimensions ont été développés à l’échelle régionale (Fossé rhénan) afin de modéliser la circulation des fluides et d’identifier les secteurs les plus appropriés à leur récupération.

Sonde d'acquisition sismique en puits. © OGS / Modèle géologique du fossé rhénan dans le secteur de Strasbourg à Obernai montrant les failles recoupant le Tertiaire. Points bleus : points d'acquisition résistivité. Points roses : acquisition sismique passive. © C. Dezayes

Gauche : Sonde d'acquisition sismique en puits. © OGS
Droite : Modèle géologique du fossé rhénan dans le secteur de Starsbourg à Obernai montrant les failles recoupant le Tertiaire. Points bleus : points d'acquisition résistivité. Points roses : acquisition sismique passive. © C. Dezayes

Très innovant, IMAGE, grâce à l’identification des techniques les plus pertinentes pour l’acquisition des données utiles aux différents modèles qui aident à délimiter les zones d’intérêt géothermique, a permis la mise au point de procédures d’exploration adaptées au type de cibles recherchées. Des méthodes désormais applicables sur des territoires tels le Bassin de Paris ou le Bassin rhodanien…