Petrophysical study and numerical modelling of heat transfer effects between rock and fluid in the Soultz-sous-Forêts geothermal project

Après une dernière phase de forage et de stimulation hydraulique, le site expérimental de Soultz-sous-Forêts comporte désormais trois puits connectés à un réservoir géothermique profond (5 km). A l'avenir, du fait de la mise en place d'une unité de production électrique, seule la modélisation numérique renseignera sur l'état du réservoir. Une compréhension poussée des propriétés géométriques de ce dernier est donc incontournable. C est ce que propose ce travail, notamment en étudiant la prise en compte de la zone endommagée dans les modèles de faille.Au cours de cette étude, les propriétés physiques de la zone endommagée (porosité, perméabilité, surface spécifique, conductivité thermique) ont été mesurées à différentes échelles et sur des échantillons présentant des structures et des faciès d'altération variés. La combinaison de ces mesures, et leur intégration dans différents modèles numériques, a notamment permis de mettre en évidence l'impact de la zone endommagée sur les transferts de chaleur et de matière, ainsi qu une évolution particulière de la géométrie du réseau poreux avec l'altération.Known as the European geothermal project, the Soultz-sous-Forêts complex presents now three deep wells (5 km) connected to a hydraulically stimulated reservoir. The power plant building implies the end of deep stimulation and measurements, making future reservoir information limited to numerical modelling results. With that in mind, a precise knowledge of the reservoir geometry and properties is unavoidable. The aim of this study is to complete the knowledge of the damage zone petrophysical properties, and also to understand the behaviour of this part of the fault zone during a geothermal exploitation.At different scales, physical properties (porosity, permeability, specific surface and thermal conductivity) were measured on samples showing various structures and alteration steps. Combination of these data and their integration into numerical models allows to describe the impact of the damage zone on heat and mass transfer, and also to understand part of the porosity development during alteration processes

Etude pétrophysique et modélisation des effets des transferts thermiques entre roche et fluide dans le contexte géothermique de Soultz-sous-Forêts.

Known as the European geothermal project, the Soultz-sous-Forêts complex presents now three deep wells (5 km) connected to a hydraulically stimulated reservoir. The power plant building implies the end of deep stimulation and measurements, making future reservoir information limited to numerical modelling results. With that in mind, a precise knowledge of the reservoir geometry and properties is unavoidable. The aim of this study is to complete the knowledge of the damage zone petrophysical properties, and also to understand the behaviour of this part of the fault zone during a geothermal exploitation.At different scales, physical properties (porosity, permeability, specific surface and thermal conductivity) were measured on samples showing various structures and alteration steps. Combination of these data and their integration into numerical models allows to describe the impact of the damage zone on heat and mass transfer, and also to understand part of the porosity development during alteration processes.Après une dernière phase de forage et de stimulation hydraulique, le site expérimental de Soultz-sous-Forêts comporte désormais trois puits connectés à un réservoir géothermique profond (5 km). A l'avenir, du fait de la mise en place d'une unité de production électrique, seule la modélisation numérique renseignera sur l'état du réservoir. Une compréhension poussée des propriétés géométriques de ce dernier est donc incontournable. C'est ce que propose ce travail, notamment en étudiant la prise en compte de la zone endommagée dans les modèles de faille.Au cours de cette étude, les propriétés physiques de la zone endommagée (porosité, perméabilité, surface spécifique, conductivité thermique) ont été mesurées à différentes échelles et sur des échantillons présentant des structures et des faciès d'altération variés. La combinaison de ces mesures, et leur intégration dans différents modèles numériques, a notamment permis de mettre en évidence l'impact de la zone endommagée sur les transferts de chaleur et de matière, ainsi qu'une évolution particulière de la géométrie du réseau poreux avec l'altération

Etude pétrophysique et modélisation des effets des transferts thermiques entre roche et fluide dans le contexte géothermique de Soultz-sous-Forêts

Après une dernière phase de forage et de stimulation hydraulique, le site expérimental de Soultz-sous-Forêts comporte désormais trois puits connectés à un réservoir géothermique profond (5 km). A l avenir, du fait de la mise en place d une unité de production électrique, seule la modélisation numérique renseignera sur l état du réservoir. Une compréhension poussée des propriétés géométriques de ce dernier est donc incontournable. C est ce que propose ce travail, notamment en étudiant la prise en compte de la zone endommagée dans les modèles de faille.Au cours de cette étude, les propriétés physiques de la zone endommagée (porosité, perméabilité, surface spécifique, conductivité thermique) ont été mesurées à différentes échelles et sur des échantillons présentant des structures et des faciès d altération variés. La combinaison de ces mesures, et leur intégration dans différents modèles numériques, a notamment permis de mettre en évidence l impact de la zone endommagée sur les transferts de chaleur et de matière, ainsi qu une évolution particulière de la géométrie du réseau poreux avec l altération.Known as the European geothermal project, the Soultz-sous-Forêts complex presents now three deep wells (5 km) connected to a hydraulically stimulated reservoir. The power plant building implies the end of deep stimulation and measurements, making future reservoir information limited to numerical modelling results. With that in mind, a precise knowledge of the reservoir geometry and properties is unavoidable. The aim of this study is to complete the knowledge of the damage zone petrophysical properties, and also to understand the behaviour of this part of the fault zone during a geothermal exploitation.At different scales, physical properties (porosity, permeability, specific surface and thermal conductivity) were measured on samples showing various structures and alteration steps. Combination of these data and their integration into numerical models allows to describe the impact of the damage zone on heat and mass transfer, and also to understand part of the porosity development during alteration processes.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF

Thermal conductivity and porosity maps for different materials: A combined case study of granite and sandstone

International audienceThanks to thermal conductivity maps, obtained from Optical Scanning method, and porosity maps, inferred from thermal conductivity maps, we have studied petrophysical heterogeneities commonly present in a granitic and sandstone geothermal reservoir (fault zone and permeable layers, respectively). The maps allowed determination of thermal conductivity and porosity variation to millimeter resolution , at a core scale. They permitted precise quantification and determination of the size of petrophysical heterogeneities (thermal conductivity and porosity) induced by rock variability

Geochemical modelling of fluid–rock interactions in the context of the Soultz-sous-Forêts geothermal system Modélisation géochimique des interactions fluides–roches dans le contexte du système géothermique de Soultz-sous-Forêts

International audienceThe development of the Enhanced Geothermal System (EGS) at Soultz-sous-Forêts (France) has given to scientists an interesting opportunity for the application of geochemical modelling of water–rock interactions, combining theoretical studies with field and experimental data. The main results of four successive and complementary studies are summarized: geochemical modelling of fluid–rock interactions with prediction of dissolution/precipitation of minerals, feed-back effects on the mineralogy and petrography of the rock (major role of silicates in the geological past and of carbonates in the near future of the exploitation), experimental control of the dynamics of silicates under thermal gradient and relation between the evolution of the petrophysics of the rocks and the heat and mass transfers. The thermal cycle of the fluid, between 200 °C and 65 °C in the geothermal loop, may be responsible for dissolution/precipitation of minerals which modify the porosity and permeability of the granite, as it happened in the geological past, in relation with hydrothermal circulations in the Rhine Graben

Physical properties of fault zones within a granite body: Example of the Soultz-sous-Forêts geothermal site

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