Thèse soutenue

Géothermie dans les réservoirs silico-clastiques : Apport de l'étude d'un analogue de terrain (Grès de Roda) pour la modélisation des hétérogénéités sédimentaires du réservoir argilo-sableux de l'Albien du Bassin de Paris

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Perrine Mas
Direction : Benjamin BrigaudRaphaël Bourillot
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géosciences
Date : Soutenance le 04/10/2024
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
Partenaire(s) de recherche : Référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Géosciences, climat, environnement et planètes (2020-....)
Laboratoire : Géosciences Paris-Saclay (Orsay, Essonne ; 2004-....)
Jury : Président / Présidente : Jean-Yves Reynaud
Examinateurs / Examinatrices : Pauline Collon, Sophie Viseur, Philippe Razin, Philippe Joseph
Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Yves Reynaud, Pauline Collon

Résumé

FR  |  
EN

La région Île-de-France bénéficie d'un contexte géologique favorable à la géothermie profonde basse énergie pour augmenter la part des énergies bas carbone dans la production de chaleur. Le réservoir du Jurassique moyen étant très sollicité, l'aquifère des sables de l'Albien, situé à environ 650 mètres de profondeur avec des températures de 28 à 38°C, constitue également une cible intéressante. L'exploitation de ces sables est entravée par le colmatage des puits d'injection par des particules fines. L'objectif est de mettre en place une méthodologie combinant (1) des données de terrain issues de l'étude des Grès de Roda (Eocène, Bassin Sud-Pyrénéen), analogue de réservoirs de subsurface, (2) des données de subsurface disponibles (ex. diagraphies, profils sismiques) dans le réservoir sableux de l'Albien d'Île-de-France et (3) de modélisation, afin de construire un outil prédictif de la performance d'un lieu donné sur son potentiel géothermique. Le corps Y des Grès de Roda a été choisi en tant qu'analogue de système deltaïque dominé par les courants tidaux. Une étude sédimentologique et stratigraphique de détail a été réalisée. Elle est basée sur un travail de terrain (21 coupes levées), qui a été entièrement numérisé avec la réalisation d'un modèle photogrammétrique haute résolution (environ 3 cm/pixel) couvrant une superficie d'environ 3,3 km². Ce travail de terrain a été complété par la description de 340 m de carottes proches des affleurements. Toutes les données de terrain (faciès, surfaces stratigraphiques, directions de courant, logs) ont pu être reportées sur cet affleurement numérique. Un modèle 3D de faciès (11,2 millions de cellules de 10 m de côté et 0,5 m de hauteur) a été construit à l'aide de l'affleurement numérique. L'étude sédimentologique et stratigraphique a permis la définition de 10 faciès regroupés dans 5 associations de faciès, l'identification de 7 lobes deltaïques représentatifs de séquences de 5ème ordre, dont l'évolution en 3D montre des variations de directions de progradation et d'intensité de remaniement tidal. Ce travail a permis de caractériser les corps sédimentaires tidaux afin d'établir des dimensions de dunes et barres tidales, des paléobathymétries et leurs localisations dans les cortèges progradants et rétrogradant. Pour le réservoir sableux de l'Albien du Bassin de Paris, l'étude géologique a été réalisée à partir de la description de 2 sections carottées (longueur totale de 83 m), de données de 149 puits et de 68 lignes sismiques. Dix faciès correspondant à 4 environnements de dépôt ont été définis. L'analyse précise des successions verticales et latérales des faciès montre 7 séquences de 3ème et 4ème ordre. Les Sables de l'Albien sont formés à la base d'une succession estuarienne (Sables Verts), qui se déposent à l'Aptien supérieur au-dessus de la discordance de l'Aptien supérieur et remplissant des paléo-vallées incisées. Puis un système deltaïque (Sables des Drillons) se met en place, suivi par un système côtier dominé par la houle (Sables de Frécambault) à l'Albien inférieur. Cette succession traduit une période transgressive après l'émersion d'une grande partie du bassin puis une période de progradation des dépôts côtiers influencés par la marée, avant un ennoiement à l'Albien moyen. Un modèle 3D de faciès centré sur Paris a été réalisé, permettant de visualiser l'architecture des réservoirs. Ce travail a permis d'évaluer les faciès les moins argileux (les sables propres de shoreface), les volumes d'argiles des différents faciès, leurs répartitions géographiques, et leurs épaisseurs. Bien que les Grès de Roda ne soient pas un analogue de toute la série albienne (notamment des séries estuariennes), leur étude a permis de mieux comprendre les successions verticales et variations latérales de faciès d'un delta influencé par la marée, surtout pour la formation des Sables des Drillons.