BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES Institut Carnot BRGM
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Gestion de la ressource géothermique du Dogger en Ile-de-France

01.09.2013
Le principal objectif du projet est de développer un outil d’aide à la gestion de la ressource. A cet effet, plusieurs travaux ont été menés : il s’agit d’affiner les modélisations thermo-hydrodynamiques du Dogger, de réaliser une étude de sensibilité sur les paramètres influant les transferts thermiques et sur les indices de saturation des minéraux potentiellement indicateurs de la percée thermique vis-à-vis des variations de température et des incertitudes de mesures.

Ces travaux permettent en outre de pérenniser la collecte des données au Dogger, de définir un cadre et des spécifications pour la réhabilitation d’un ancien puits géothermique, et d’élaborer une cartographie des évolutions géochimiques des fluides du Dogger depuis 1990.

 évolution des «bulles froides»

Etat initial à T0 de la température de l’eau du Dogger et état à l’année 2010 : évolution des "bulles froides".

Accéder au schéma au format pdf

Contexte

L’aquifère du Dogger du bassin de Paris est exploité pour alimenter des réseaux de chaleur urbains en Ile-de-France depuis plus de 30 ans. La technique d’exploitation utilise un doublet de forages (puits de production et d’injection). 112 puits géothermiques ont été forés entre 1969 et 1995 avec une majorité réalisée entre 1980 et 1985, suite aux chocs pétroliers de 1973 et 1979. Les difficultés techniques initiales rencontrées, en raison principalement de problèmes de corrosion et dépôts dans les puits, ont été surmontées au début des années 1990 avec la mise en place de traitements anticorrosion et, depuis lors, les opérations fournissent de la chaleur à environ 180 000 équivalents logements avec 36 doublets actifs aujourd’hui.

La réinjection dans l’aquifère de l’eau géothermale refroidie depuis la mise en service des puits, conduit à l'épuisement progressif de la ressource à l'échelle du doublet. Ainsi, les travaux menés ont porté sur la quantification de l'évolution temporelle des "bulles froides", et sur la prévision de la durée de vie des doublets1 , c’est-à-dire l'apparition de la "percée thermique".

Par ailleurs, après de nombreuses années sans nouvelles opérations, à la suite des lois "Grenelle de l’environnement", on constate un regain de l’exploitation géothermique du Dogger en Ile-de-France depuis ces cinq dernières années : 4 opérations nouvelles, ainsi que 7 réhabilitations du fait de la vétusté des ouvrages (forages), ont déjà été réalisées depuis 2007. De nombreux projets de réhabilitation ou de nouvelles opérations sont actuellement à l'étude.

Dans ce contexte de reprise du développement de l’exploitation géothermique au Dogger, de l’apparition de nouveaux enjeux comme des conflits d'usage sur la ressource dans les zones densément exploitées (Val-de-Marne), et des évolutions chimiques du fluide exploité (pH, sulfures,..), il est primordial de développer et de maintenir un outil d’aide à la gestion adapté à l’échelle du champ géothermique destiné aux décideurs pour le suivi des opérations à long terme comme pour la réalisation de nouvelles opérations.

La durée de vie est définie comme la date à laquelle la température en tête de puits diminue de 1°C. Ce terme est impropre, car l’opération géothermique peut continuer à fonctionner ‘un certain temps’ en fonction de ses caractéristiques. Par ailleurs, il sera techniquement possible de mettre en œuvre des PAC de grande puissance pour relever le niveau de température de l’eau qui sera utilisée dans le circuit secondaire.

Objectifs

L’objectif du projet "Gestion du Dogger" est double :

  • pérenniser les données relatives aux forages captant le Dogger (caractéristiques intrinsèques au réservoir), et à son exploitation (débits, températures, pressions). L’outil développé pour cette action est une base de données dite "base Dogger" ;
  • quantifier les évolutions des « bulles froides » créées autour des puits injecteurs du fluide refroidi et les interférences hydrauliques entre doublets, ainsi que l’évolution thermique et physico-chimique du fluide produit. Les outils pour répondre à cette action sont la modélisation couplée hydrodynamique et thermique, et l’étude des données chimiques (concentration, etc.), ainsi que des calculs de spéciation chimique dans le temps et dans l’espace, afin de préciser les évolutions de la chimie de l’eau du Dogger et leurs causes.

Programme des travaux

Le projet "Gestion du Dogger" a connu différentes phases successives qui sont :

  • Phase 1 (2001-2003) : conception et réalisation de la base de données et collecte de l’ensemble des données historiques ;
  • Phase 2 (2003-2005) : conception d’un modèle d’interprétation des données et de modélisation du réservoir du Dogger ;
  • Phase 3 (2008-2010)  : poursuite de l’acquisition pérenne des données avec mise en place d’une routine d’intégration d’un fichier Excel standardisé des données d’exploitation en concertation avec les maîtres d’ouvrage et leurs exploitants et poursuite des travaux de modélisation des processus hydraulique, thermique et géochimique au Dogger ;
  • Phase 4 (années 2010, 2011 et 2012) : le projet s’est poursuivi sous la forme d’une convention annuelle ADEME-BRGM avec pour objectif d’accroître la connaissance sur cet aquifère et de poursuivre l’alimentation de la base Dogger. Les données ont été complétées par la géochimie et une étude de sensibilité sur les paramètres influençant le comportement hydro-thermique et chimique du réservoir. Puis, les travaux ont été réalisés sur l’adaptation de l’interface de gestion de la base Dogger initialement sous Access en une application Web pour la rendre plus conviviale et utilisable par les bureaux d’études du sous-sol.

Résultats

Les différentes phases successives ont permis de mettre en place une base de données « POSTGRE » sur les forages géothermiques du Dogger et la collecte régulière des paramètres des boucles géothermales et du suivi réglementaire, via des fichiers standardisés, grâce au concours des exploitants et des bureaux d’étude du sous-sol en charge du suivi réglementaire et de la maintenance des opérations.

La modélisation couplée des processus hydrauliques et thermiques a permis d’identifier les interférences entre doublets et faire une cartographie des évolutions des « bulles froides » depuis le début de l’exploitation géothermique de l’aquifère du Dogger. Cette modélisation a conduit, d’une part, à estimer les percées thermiques à venir ou en cours aux puits de production et, d’autre part, à identifier la disponibilité de la ressource en vue de la réalisation de nouveaux projets de doublets au Dogger ou de la réhabilitation d’opérations existantes.

Exemple de l’évolution de la teneur en sulfures du fluide

Exemple de l’évolution de la teneur en sulfures du fluide.

L’analyse des données géochimiques a autorisé la réalisation d’une cartographie de paramètres clés (notamment pH, fer, sulfures) influençant les mécanismes de corrosion-dépôts. Elle a mis en exergue une acidification progressive du réservoir depuis le début de l’exploitation et parallèlement, une augmentation de la teneur en sulfures dissous et en fer dissous du réservoir. Une des conséquences de ces évolutions de la composition chimique du fluide est l’ajustement, depuis la fin des années 1990, des quantités d’inhibiteurs injectées.

PARTENAIRE

  • ADEME

RAPPORTS PUBLICS

  • BRGM/RP-52927-FR - Mise en oeuvre d'un système de gestion de la ressource géothermique du Dogger de la région Ile-de-France. Phase 1 :Conception et réalisation de la base de données. Collecte de l'ensemble des données historiques. Rapport final. - Télécharger le rapport
  • BRGM/RP-53782-FR - Mise en oeuvre d'un système de gestion de la ressource géothermique du Dogger de la région Ile-de-France. Rapport final de la phase 2. - Télécharger le rapport
  • BRGM/RP-58834-FR - Mise en oeuvre de la gestion de la ressource géothermique du Dogger de la région Ile-de-France dans le cadre du dispositif d'acquisition et de stockage des données. Rapport final Phase 3 - Télécharger le rapport
  • BRGM/RP-59845-FR - Gestion de la Ressource géothermique du Dogger de la région Ile-de-France pour l'année 2010 - Rapport final - Télécharger le rapport
  • BRGM/RP-60399-FR - Gestion de la ressource géothermique du Dogger de la région Ile-de-France - Année 2011. Rapport intermédiaire - Télécharger le rapport
  • BRGM/RP-60996-FR - Gestion de la ressource géothermique du Dogger de la région Ile-de-France - Année 2011. Rapport final - Télécharger le rapport
  • BRGM/RP-62030-FR - Gestion de la base de données du Dogger en Ile-de-France. Rapport final - Télécharger le rapport
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