Modélisation numérique de la stimulation hydraulique et de la sismicité induite dans des réservoirs géothermiques profonds

Numerical modeling of hydraulic stimulation and induced seismicity in deep geothermal reservoirs

• Auteur / Autrice : Dac Thuong Ngo
• Direction : Frédéric L. Pellet, Dominique Bruel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences et géoingénierie
• Date : Soutenance le 27/06/2019
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de géosciences (Fontainebleau, Seine et Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
• Jury : Président / Présidente : Hervé Chauris
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric L. Pellet, Dominique Bruel, Eva Schill
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean Sulem, Patrick Selvadurai

Mots clés

Mots clés contrôlés

Répliques sismiques

Géothermie

Mots clés libres

Géothermie

Stimulation hydraulique

Modélisation numérique

Sismicité induite

Mécanique de la rupture

FEM

Geothermal energy

Hydraulic stimulation

Numerical modeling

Induced seismicity

Fracture mechanics

FEM

Résumé

Le développement et l'exploitation de réservoirs géothermiques profonds s'accompagnent généralement d'une sismicité induite - un effet secondaire indésirable. Cette recherche est axées sur l'utilisation de simulations numériques pour étudier la propagation des fractures hydrauliques et la réactivation de failles préexistantes lors de la stimulation hydraulique des réservoirs afin de mieux comprendre le comportement du réservoir fracturé et de réduire le risque potentiel de sismicité induite.La sismicité induite est d'abord étudiée du point de vue de l'utilisation de la loi de conservation de l'énergie afin d'expliquer le mécanisme de génération d'ondes élastiques à partir d'une rupture de roche. Ensuite, une approche approximative est proposée pour calculer les accélérations de pointe (PGA) induites par le glissement de faille. Les PGA calculés à la surface du sol servent à évaluer la perception humaine des ondes sismiques et le potentiel de dégradation des structures.

The development and the exploitation of deep geothermal reservoirs are usually accompanied with induced seismicity - an unwanted side effect. This research is focused on using numerical simulations to investigate the propagation of hydraulic fractures and the reactivation of pre-existing faults during the hydraulic stimulation of the reservoirs in an effort to better understand the fractured reservoir behavior and to reduce the potential risk of induced seismicity.The induced seismicity is studied first from the standpoint of using the law of energy conservation in order to explain the mechanism of generating elastic waves from rock failure. Then an approximate approach is proposed to calculate the peak ground accelerations (PGAs) that are induced by the fault slip. The computed PGAs on ground surface are used to assess the human perception of the seismic waves and the damage potential to structures.