Poster présenté aux Doctoriales 2016

Micro-sismicité et comportement thermo-hydro-mécanique
des massif rocheux
Doctorant : Dac Thuong NGO (1ère année)
Directeur de thèse : Frédéric PELLET
Position du problème
Exploitation de géothermie profonde
• Principe d’exploitation de géothermie profonde: On creuse un puits dans lequel on injecte
une grande quantité d’eau. L’eau s’infiltre en profondeur et se réchauffe au contact de la
roche chaude (magma). Puis elle est captée grâce à des pompes par des autres puits. Une fois
en surface, cette eau chaude cède la chaleur qui sert à générer l’électricité.
• Difficulté: La roche hôte est souvent peu perméable, ne permet pas l’écoulement de l’eau.
La production n’est pas assurée. On a donc besoin d’améliorer la perméabilité du massif.
• Solution: Par stimulation hydraulique, on crée des fractures dans le massif et donc
augmente la perméabilité du massif.
Exploitation de la géothermie
[carbonneutral.com]
Objectifs du travail
Elaboration d’un modèle numérique couplé thermo-hydro-mécanique
prenant en compte la fracturation des roches permettant :
 Estimer l’efficacité de la stimulation hydraulique :
• Prédire le développement des fractures dans le massif.
• Estimer la connexité des fractures.
 Analyser le risque de réactivation des failles préexistantes dans le massif.
 Modéliser la micro-sismicité émise lors de la stimulation hydraulique en
relation avec l’état de fracturation du massif / réactivation des failles.
Stimulation hydraulique [en.wikipedia.org]
Méthode d’analyse et outil numérique pour modéliser la fracturation des roches
Modélisation de la fracturation : Mécanique de la rupture
Modes de rupture des roches
Extended Finite Element Method (XFEM)
Singularité des contraintes autour de la fracture
Nécessité de 3 critères :
• Critère d’initiation des fractures
• Critère de propagation des fractures
• Orientation des fractures
Fracture path from borehole during hydraulic stimulation
simulated by XFEM in Abaqus (Jay Sepehri 2014)
Contraintes autour des fractures :
Approximation du déplacement:
KI : facteur d’intensité de contrainte
Avantages du XFEM :
• Pas besoin de remailler.
• Trajectoire arbitraire des fractures.
Première simulation de fracturation
Fracturation du
refroidissement:
sel
due
au
(a) Profile de température appliquée
(NT11 : Température en °C)
(b) Déplacement dans la direction 1
(U1) en mètre et profile de fracture
(a)
Contact: [email protected]
(b)
Tel : 01 64 69 48 87
Centre de Géosciences, École des Mines de Paris, 35 rue Saint-Honoré, 77305 Fontainebleau