Suivi par gravimétrie hybride et magnétotellurie de réservoirs géothermiques

par Nolwenn Portier

Thèse de doctorat en Geophysique

Sous la direction de Jacques Hinderer et de Pascal Sailhac.

Soutenue le 02-07-2020

à Strasbourg , dans le cadre de École doctorale Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....) , en partenariat avec Institut de physique du globe (Strasbourg) (laboratoire) .

Le président du jury était Nicolas Florsch.

Le jury était composé de Philippe Jousset, Albert Genter, Elske De Zeeuw - van Dalfsen.

Les rapporteurs étaient Nicolas Florsch, Eva Schill.

mots clés

• Géothermie
• Soultz-sous-Forêts
• Rittershoffen
• Krafla
• Theistareykir
• Micro-gravimétrie
• Magnétotellurie
• Réservoirs souterrains
• Géothermie
• Gravimétrie (géophysique)
• Courants telluriques

Résumé

L’apport des méthodes micro-gravimétrique et magnétotellurique au suivi de l’évolution temporelle et spatiale des réservoirs géothermiques est étudié dans cette thèse. Un signal gravimétrique différentiel cohérent avec la position des puits de production et d’injection est visible sur le site géothermique stimulé de Soultz-sous-Forêts (France) tandis qu’aucune variation gravimétrique significative n’est observée sur celui de Rittershoffen (France). Sur le site géothermique de Krafla (Islande), une augmentation générale de gravité est visible. Toutefois, une intrusion magmatique masquerait potentiellement l’effet gravimétrique de l’exploitation géothermique. Au niveau du réservoir géothermique de Theistareykir, une diminution de gravité co-localisée avec la zone de production est observée en 2018 et 2019 par rapport à 2017. Elle s’explique par une perte de masse suite au début de production. Entre 2017 et 2018, une augmentation de résistivité électrique apparente est aussi visible sur ce même site. Ce changement transitoire pourrait traduire une augmentation de la phase vapeur au sein d’une faille d’orientation EO. Toutefois, elle suppose que la méthodologie de correction de l’orientation des sondes magnétiques et des dipôles électriques développée dans cette thèse soit exacte.

mots clés

• Geothermal energy
• Soultz-sous-Forêts
• Rittershoffen
• Krafla
• Theistareykir
• Micro-gravity
• Magnetotelluric

Titre traduit

Hybrid gravity and magnetotellurics monitoring of geothermal reservoirs

Résumé

We study the contribution of the micro-gravity and magnetotellurics methods to the monitoring of the spatial and temporal evolution of the geothermal reservoirs. A differential gravity signal, consistent with the position of injection and production wells, appears on the Soultz-sous-Forêts enhanced geothermal system (France) whereas no significant gravity variations are observed on the one of Rittershoffen. At the Krafla geothermal field (Iceland), a general gravity increase is observed. However, a magmatic intrusion would hide the potential effect of the geothermal production. Concerning the Theistareykir geothermal reservoir, a gravity decrease occurred in the production area in 2018 and 2019 with respect to 2017. It could be explain by a loss of mass following the beginning of the production. Between 2017 and 2018, an electrical resistivity increase is measure on the same geothermal field. This punctual change would be due to an increase of the vapour phase in an EW fault. However, this interpretation assumes that the methodology to correct the orientation of the magnetic coils and the electric dipole described in this thesis is right.