Étude des transferts thermiques naturels et forcés dans les aquifères – Application à la géothermie Haute Énergie

par Morgan Le Lous

Projet de thèse en Sciences et technologie (terre eau image)

Sous la direction de Alain Dupuy.

Thèses en préparation à Bordeaux 3 , dans le cadre de Montaigne-Humanités depuis le 30-11-2012 .


  • Résumé

    Au sein du projet FONGEOSEC, les travaux de recherche ont pour ambition de proposer une méthodologie d’évaluation d’un site géothermique profond pour être exploité selon un schéma semi-ouvert et de définir la meilleure stratégie de développement des propriétés de la formation géologique encaissante pour atteindre un objectif de production d’énergie déterminé à l’avance. En particulier, les travaux débuteront par la détermination du flux conductif exploitable. Ils intégreront dans un deuxième temps le flux massique d’eau chaude indispensable au bilan énergétique et au renouvellement du flux thermique du réservoir qui évitera un refroidissement trop rapide par la génération d’une boucle convective alimentant ce flux sur le long terme (30 ans minimum). Les résultats donneront ainsi les paramètres de dimensionnement de la boucle géothermique et affineront les hypothèses de pré-dimensionnement. A partir d’une base de données géo-hydro-thermales, des préfigurations de plus en plus complexes du dispositif seront élaborées grâce à des outils de simulations 3D, pour partie nouveaux et spécifiques quant à la quantification des transferts de chaleur à l’interface casing/réservoir perméable. Ces outils de simulation numérique devront aider à dimensionner la longueur de la boucle de circulation souterraine. Ils devront également démontrer quel niveau de perméabilité il faudrait obtenir tout au long de cette boucle pour garantir des transferts de chaleur pertinents à long terme, et donc, le niveau de production espérée. Des modèles prévisionnels hydromécaniques ou hydro-géo-chimiques seront établis de manière concomitante. Cela permettra de connaitre la réponse du massif traversé, face à un traitement de nature hydraulique, ou bien face à un traitement de nature géochimique, dans le but d’identifier la méthode la plus appropriée pour développer le réservoir autour du forage. L’ensemble de ces travaux conduira à proposer un guide méthodologique sur le choix de la méthode de développement ainsi que les premiers éléments quantifiés pour le dimensionnement du projet.

  • Titre traduit

    Study of natural and forced heat transfer in aquifers - Application to high geothermal energy


  • Résumé

    Within the FONGEOSEC project, the research work aims to propose a method to evaluate the potential of a deep geothermal site to be exploited according to a semi-opened loop and to define the best development strategy for the geologic layer properties to achieve a predetermined objective of power generation. In particular, works will begin with the determination of the conductive exploitable flow. Then, research work will include the mass flow of warm water essential to the energy balance. Therefore, generation of a convective buckle in a long term process (30 years minimum) should be avoid, leading to a fast cooling of the thermal flow in the reservoir. Thus, results will lead to the design parameters of the geothermal loop by refining pre-sizing hypotheses. More and more complex plans will be drawn up by anticipation thanks to new and specific 3D simulation tools, as for the quantification of heat transfer at the casing / permeable reservoir interface. These simulation tools will help to size the length of the underground circulation loop. They will also demonstrate which level of permeability would be necessary throughout the loop to ensure relevant and long term heat transfer, and therefore, to obtain the expected level of production. Hydromechanical and hydro-geo-chemical predictive models will be established in a concomitant way. It will allow us to find which massif face as been crossed, according to hydraulic or geochemical treatment, in order to identify the most appropriate method to develop the reservoir around the borehole. All these works will lead to propose a methodological guide to choose the method of development as well as the first quantified elements to size the project.