Modelisation thermodynamique et cinetique des reactions geochimiques entre fluides de bassin et socle cristallin : application au site experimental du programme europeen de recherche en geothermie profonde (soultz-sous-forets, bas-rhin, france)

• Auteur / Autrice : Emmanuel Jacquot
• Direction : Bertrand Fritz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géochimie
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Résumé

Il s'agit de developper une demarche de modelisation des interactions eau-roche pour decrire le comportement geochimique du doublet geothermique mis en place en 1997 sur le site experimental de soultz-sous-forets (bas-rhin) ou un reservoir geothermique est developpe au sein de la fracturation naturelle du socle cristallin a 3500 m de profondeur. Un premier forage permet d'extraire du reservoir un fluide hydrothermal chaud dont l'energie calorifique peut etre utilisee en surface. Le fluide hydrothermal refroidi est alors reinjecte dans le reservoir geothermique par un second forage implante a 500 m du premier. Les phenomenes hydrothermaux qui se produisent alors dans le reservoir profond ne sont pas directement observables et les logiciels de simulation des interactions eau-roche constituent un outil utile pour leur prevision et leur interpretation en termes d'evolution de porosite de la roche reservoir. La demarche de modelisation consiste d'abord a definir une representation, simple mais realiste, du reservoir geothermique dont on doit simuler l'evolution. La representation doit etre simple pour pouvoir etre decrite facilement dans les codes de calculs. Elle doit etre realiste en integrant au mieux la complexite du milieu naturel dont rendent compte les donnees experimentales acquises sur le site (mineraux non stoechiometriques, salinite et circulation du fluide hydrothermal, transfert de chaleur). Lors du fonctionnement du doublet geothermique, le fluide hydrothermal refroidi qui est reinjecte dans le reservoir geothermique se trouve sursature par rapport a plusieurs mineraux. La prise en compte d'un fluide sursature dans la simulation des interactions eau-roche implique alors de considerer les aspects cinetiques des reactions de dissolution et de precipitation des mineraux. Les simulations realisees dans cette etude montrent que si la formation d'argiles gonflantes de type smectites hydratees est possible au sein des fractures dans lesquelles le fluide hydrothermal est reinjecte a basse temperature, l'evolution de la porosite du reservoir geothermique est controlee par les carbonates, phases pourtant mineures au contact du fluide hydrothermal dans les fractures, mais dont la cinetique intrinseque en dissolution et en precipitation est bien plus rapide que celle des silicates.