Sismicité induite par les projets de géothermie

Details

Supervisors

Rattez, Hadrien

Faculty

Ecole polytechnique de Louvain

Degree label

Master [120] : ingénieur civil des constructions, à finalité spécialisée

Abstract

En juin 2019, le dernier test réalisé à la centrale géothermique de Mol a provoqué un séisme de magnitude 2.1, deux jours après l’arrêt de la production. Ce n'est pas le seul séisme à avoir eu lieu pendant les phases de test. Ce ne sont pas moins de 280 microséismes qui se sont produits dans cette région. Pourtant il s'agit d'une région particulièrement stable d'un point de vue sismique. Des séismes induits ont été observés dans de nombreux projets géothermiques dans d'autres pays avec pour certains projets, l'arrêt de la production. Il est important de comprendre cette sismicité qui est toujours spécifique au site et dépend du type d'opérations. L'origine d'un événement sismique induit est une variation de contrainte in situ provoquant l'apparition de nouvelles fractures dans la roche intacte ou un glissement instable le long de failles ou fractures pré-existantes. Pour les applications géothermiques, les changements de contraintes sont dus aux nombreux effets de la circulation des fluides injectés à l'intérieur du réservoir. L'objectif de ce travail est double : caractériser le réservoir en déterminant les paramètres hydrauliques et mécaniques de celui-ci et adapter les paramètres opérationnels pour éviter toutes sismicité induite à l'avenir. Pour atteindre ces objectifs, un code aux éléments finis a été réalisé via le programme MOOSE. Celui-ci permet d'évaluer la diffusion spatio-temporelle de la pression du fluide dans le réservoir et la variation de contraintes dans celui-ci. Le code permet de déterminer les zones où cette variation de contraintes conduit la roche où les failles à la rupture caractérisée par un critère de Mohr-Coulomb. Il est alors possible de déterminer les paramètres hydrauliques et mécaniques du réservoir en faisant concorder les zones de rupture calculées numériquement avec la carte représentant la sismicité induite à Mol. Les résultats indiquent que la taille de la zone instable calculée numériquement dépend de l'état de contrainte in situ, des paramètres de Mohr-Coulomb, de la densité de la roche au-dessus mais aussi de la perméabilité. De plus l'anisotropie de la perméabilité est le seul paramètre qui influence significativement la forme de la zone instable calculée numériquement en l'allongeant ou en la rétrécissant. Cela montre l'existence d'une faille ou d'un réseau de fracture qui améliore la perméabilité et la porosité dans une direction créant un chemin pour l’écoulement. Enfin, pour éviter toute sismicité induite avec ces paramètres, il faudrait un débit d'injection inférieur à 38 m³ par heure.