Altérations hydrothermales associées aux zones de fractures à l'interface de la couverture sédimentaire et du socle cristallin dans le Fossé rhénan supérieur : application aux forages géothermiques de Rittershoffen (Alsace, France)

Hydrothermal alteration associated with zones of fractures at the interface between sedimentary cover and granitic basement in the Upper Rhine Graben : application to geothermal wells at Rittershoffen (Alsace, France)

• Auteur / Autrice : Jeanne Vidal
• Direction : Jean Schmittbuhl, Hubert Whitechurch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géologie
• Date : Soutenance le 21/09/2017
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique du globe (Strasbourg ; 1997-2020)
• Jury : Président / Présidente : Patricia Patrier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Chrystel Dezayes, Albert Genter
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Béatrice Ledésert, Benoît Valley

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique des fluides

Imagerie acoustique

Roches -- Fracturation

Mots clés libres

Fracturation naturelle

Imageries de paroi acoustiques

Altérations hydrothermales

Géothermie profonde

Rittershoffen

Fossé rhénan supérieur

Natural fractures

Acoustic image logs

Hydrothermal alteration

Deep geothermal site

Rittershoffen

Upper Rhine Graben

Résumé

La connaissance des réseaux de fractures est essentielle pour comprendre la circulation des fluides dans un réservoir. Cette thèse s’appuie sur la reconnaissance du réseau de fractures naturelles qui chenalisent les circulations à l’échelle des deux forages profonds GRT-1 et GRT-2 de Rittershoffen (Alsace, France) qui ont recoupé les sédiments gréseux triasiques et le socle granitique altéré dans le cadre d’un projet industriel de géothermie. L’étude structurale de ce réseau de fractures a été réalisée à partir d’imageries de paroi acoustiques corrélées à des diagraphies géophysiques standard tandis que l’étude pétro-minéralogique se base sur les échantillons de cuttings. Les zones de fractures perméables des puits de Rittershoffen montrent une organisation asymétrique de la perméabilité. Des fractures ouvertes à l’échelle du puits semblent agir comme des drains perméables entourés de halos d’altération hydrothermale. Ces zones de fractures sont associées à des perturbations locales du profil de température dans le puits. La présence de minéraux illitiques hétérogènes pourrait être un indicateur pour prospecter les zones de circulations actuelles et passées à l’échelle des puits. Cette étude géologique permet d’évoluer vers un modèle de forage hydrothermal possédant des connexions favorables avec le réservoir sans avoir recours à des opérations de stimulation.

The knowledge of the fracture network is a key challenge to understand the fluid circulation through a reservoir. The aim of this PhD project is to investigate the natural fracture network that channelized the hydrothermal circulations into two deep wells GRT-1 and GRT-2 at Rittershoffen (Alsace, France) that intersect Triassic sandstones and altered granitic basement in the framework of an industrial geothermal project. The structural study of the fracture network was based on acoustic image logs correlated with standard geophysical logs, whereas the mineralogical study was based on cutting samples. Permeable fracture zones of wells at Rittershoffen present an asymmetrical organization of permeability. Open fractures at the borehole scale act as fluid pathways surrounded by halos of hydrothermal alteration. These fracture zones are associated with local thermal anomalies in the temperature profiles at the borehole scale. Occurrences of heterogeneous illitic minerals could be a good indicator to prospect zones of actual and past circulations at the borehole scale.