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Des bancs de sable sur la Loire à Saumur (France, 1987). © BRGM - François Michel

Guide de bonnes pratiques pour une exploitation optimale et durable d’opérations géothermiques de basse température en réservoir argilo-gréseux ou sableux

27.08.2018
Dans le contexte de la transition énergétique, l’exploitation géothermique de réservoirs argilo-gréseux à sableux (qualifiés de « clastiques ») est un défi pour la géothermie française en terme de production de chaleur. Et ce, compte tenu des échecs rencontrés jusqu’à présent lors d’opérations dans les formations argilo-gréseuses du Trias dans les années 80 (Melleray, Cergy et Achères) qui s’inscrivaient à l’époque dans une période d’apprentissage de la filière française.

Ainsi, le projet GUIDOCLAST a pour principal objectif d’établir un guide de bonnes pratiques, en lien avec les opérateurs géothermiques, en vue d’une exploitation optimale et durable d’opérations géothermiques basse température en réservoirs clastiques. Un tel guide vise à réduire les risques pour les opérations à venir et ainsi rassurer les opérateurs susceptibles d’explorer, puis d’exploiter, ce type de réservoir alternatif au Dogger (carbonaté) et plus complexe que ce dernier tant du point de vue de la productivité que de l’injectivité.

Ce guide a été établi sur la base d’une capitalisation de retours d’expériences, tant positives que négatives, accumulées depuis 40 ans. Il s’agit d’expériences d’opérations géothermiques réalisées en France et également en Europe, notamment aux Pays Bas et au Danemark où ces réservoirs sont exploités avec succès entre 1 et 3 km de profondeur. En complément, l’expertise acquise par les hydrogéologues pour la recherche d’eau potable en aquifères sableux a été transférée vers la géothermie pour des réservoirs sableux de type Albien-Néocomien inférieurs à moins d’un kilomètre de profondeur dans le bassin de Paris.

Complexité sédimentaire des formations argilo-gréseuses de type Trias nécessitant une forte innovation en termes de méthodes d’exploration géophysiques dans le but d’imager les hétérogénéités potentielles des réservoirs

Complexité sédimentaire des formations argilo-gréseuses de type Trias nécessitant une forte innovation en termes de méthodes d’exploration géophysiques dans le but d’imager les hétérogénéités potentielles des réservoirs

Complexité sédimentaire des formations argilo-gréseuses de type Trias nécessitant une forte innovation en termes de méthodes d’exploration géophysiques dans le but d’imager les hétérogénéités potentielles des réservoirs.

Contexte

Dans un contexte de transition énergétique, l’exploitation géothermique des réservoirs argilo-gréseux à sableux (qualifiés de « clastiques ») constitue un défi pour la géothermie française (production de chaleur) car ce sont essentiellement les réservoirs carbonatés qui sont aujourd’hui exploités en France. Le développement de méthodes innovantes pour l’exploration de ces réservoirs complexes (méthodes sismiques notamment, pilot-hole, ...) et les enseignements tirés d’opérations d’exploitation réussies ailleurs en Europe doivent permettre de répondre à ce défi.

Objectifs

Le projet GUIDOCLAST, réalisé avec le soutien de l’ADEME, a pour principal objectif d’établir un guide de bonnes pratiques pour une exploitation optimale et durable d’opérations géothermiques basse température en réservoir clastique.

Ce guide de bonnes pratiques vise à rassurer les opérateurs susceptibles d’explorer, puis d’exploiter, des réservoirs clastiques, alternatifs à l’aquifère carbonaté du Dogger qui est actuellement intensément exploité sous la région parisienne.

Programme des travaux

Le projet GUIDOCLAST a comporté cinq tâches successives, réalisées sur une période de deux ans (mars 2016 - mars 2018) :

  • Synthèse des retours d’expérience des forages géothermiques profonds réalisés en Europe avec notamment la visite d’opérations au Trias au Danemark et aux Pays-Bas ;
  • Synthèse des retours d’expérience des forages géothermiques réalisés en France à l’Albien-Néocomien et au Trias du Bassin Parisien ;
  • Synthèse des retours d’expérience des forages hydrogéologiques pour la recherche d’eau en aquifères sableux peu ou pas consolidés ;
  • Élaboration d’une stratégie d’exploration spécifique aux réservoirs clastiques profonds comme le Trias ;
  • Élaboration d’un guide de bonnes pratiques pour une exploitation optimale et durable d’opérations géothermiques de basse température en réservoir clastique, en collaboration avec les opérateurs géothermiques pour validation.

Résultats obtenus

Le guide de bonnes pratiques réalisé constitue un outil d’aide à décision pour l’exploration et l’exploitation géothermique en réservoirs clastiques. Il est destiné aux opérateurs en géothermie basse température et permet de réduire au maximum les risques liés à ces opérations aussi bien en termes de productivité que d’injectivité.

Ce guide intègre l’ensemble des recommandations issues des multiples retours d’expériences étudiés, aussi bien dans le domaine de la géothermie en Europe et en France que dans le domaine de l’hydrogéologie pour l’exploitation d’eau potable.

Cet outil opérationnel distingue deux principaux types de réservoirs argilo-gréseux, en fonction de la profondeur des aquifères et par conséquence de leur température :

  • réservoir argilo-sableux de type Albien-Néocomien (< 1 km de profondeur) du bassin de Paris, composé de formations peu ou pas consolidées dont l’architecture sédimentaire est relativement homogène (peu d’incertitudes relatives à la transmissivité du réservoir et donc risque opérationnel faible) ;
  • réservoir argilo-gréseux de type Trias (> 1 km de profondeur) du bassin de Paris, composé de formations consolidées dont l’architecture sédimentaire est complexe car hétérogène (forte incertitude portant sur la ressource et donc risque opérationnel important).

Dans les deux cas, il s’agit de réservoirs dont la perméabilité matricielle est prédominante. De fait, des bassins sédimentaires affectés par une forte fracturation sont susceptibles de contenir d’autres types de réservoir dont la perméabilité de fracture est prédominante. Dans ces conditions, d’autres recommandations seront à définir.

Outre la distinction des réservoirs en fonction de leur profondeur, ce guide propose des recommandations en fonction des quatre étapes de développement d’une opération géothermique de basse température, à savoir :

  1. Définition d’une stratégie d’exploration ;
  2. Conception du projet ;
  3. Réalisation des travaux de forages ;
  4. Exploitation du dispositif.

Ce guide est accompagné d’un tableau factuel des connaissances des réservoirs clastiques du Trias et de l’Albien du Bassin Parisien, compte tenu des opérations de forages réalisées entre 1980 et aujourd’hui.

À travers ce guide, qui a été présenté et discuté avec une cinquantaine d’opérateurs géothermiques à l’occasion d’une séance dédiée du Comité Technique de la Géothermie sur les Aquifères Profonds (CT-GAP), le 05 février 2018, l’objectif est d’améliorer la maitrise de l’exploration et de l’exploitation des réservoirs argilo-gréseux et sableux français et ainsi de pouvoir contribuer au développement de la géothermie sur l’ensemble du territoire national. Le guide.

Partenaire

ADEME

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34