Poster présenté aux Doctoriales 2016

Exploitation de la géothermie
[carbonneutral.com]
•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 géothermie profonde
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.
Position du problème
Objectifs du travail
Stimulation hydraulique [en.wikipedia.org]
Elaboration d’un modèle numérique couplé thermo-hydro-mécanique
prenant en compte la fracturation des roches permettant :
Méthode d’analyse et outil numérique pour modéliser la fracturation des roches
Micro-sismicité et comportement thermo-hydro-mécanique
des massif rocheux
Doctorant : Dac Thuong NGO (1ère année)
Directeur de thèse : Frédéric PELLET
Modélisation de la fracturation : Mécanique de la rupture
Modes de rupture des roches Singularité des contraintes autour de la fracture
Nécessité de 3 critères :
•Critère d’initiation des fractures
•Critère de propagation des fractures
•Orientation des fractures
Contraintes autour des fractures :
KI : facteur d’intensité de contrainte
Extended Finite Element Method (XFEM)
Fracture path from borehole during hydraulic stimulation
simulated by XFEM in Abaqus (Jay Sepehri 2014)
Avantages du XFEM :
•Pas besoin de remailler.
•Trajectoire arbitraire des fractures.
Première simulation de fracturation
(a) (b)
Contact: [e-mail] Tel : [phone] Centre de Géosciences, École des Mines de Paris, 35 rue Saint-Honoré, 77305 Fontainebleau
Fracturation du sel due au
refroidissement:
(a) Profile de température appliquée
(NT11 : Température en °C)
(b) Déplacement dans la direction 1
(U1) en mètre et profile de fracture
Approximation du déplacement: