Impact of Induced Thermal Stresses During Circulation Tests in an Engineered Fractured Geothermal Reservoir: Example of the Soultz-Sous-Forêts European Hot Fractured Rock Geothermal Project, Rhine Graben, France
Impact des contraintes d'origine thermique lors d'un essai de circulation dans un réservoir géothermal développé en milieu fracturé : application au site de Soultz-sous-Forêts, Alsace, France, dans le cadre du projet européen sur la géothermie en milieu fracturé profond
École des mines de Paris
Corresponding author: bruel@cig. ensmp. fr
The wider concept of hot fractured rock geothermal energy is put forward to overcome the natural limitations of classic geothermal fields. A suite of numerical modules based on a discrete fracture network approach has been developed, specifically devoted to the understanding of flow through faulted and fractured deep rock masses. The presented application concerns the geothermal project developed at the Soultz-sous-Forêts site (Alsace, France) in a graben geological setting. This area seems well suited for such a project, since most of the faults and fractures are nearly optimally-oriented for frictional slip in the present day stress field. A 3D structural model is generated from a variety of measurements collected during the 1993-1997 experimental program at depths ranging in 2850 down to 3600 m. These include induced microsismicity, geophysical logs, flow logs, hydraulic interference tests between wells 500 m apart, a four months long circulation test and two tracer tests. An interesting output of the modeling work is that rock shrinkage due to cooling at the reinjection well is likely to happen within some months of fluid circulation, and this would fit with many observations, such as a pressure decrease at the re-injection well, noticeable changes in the flow logs or a significant evolution in tracer breakthrough curves.
Résumé
Le concept de géothermie en roches profondes fracturées est introduit comme une généralisation duconcept classique de géothermie sur nappes aquifères, par nature limitées dans l'espace. Un outil numérique bâti selon une approche de réseaux de fractures discrètes est présenté, avec certaines des spécificités et couplages requis pour l'étude des écoulements en milieu fracturé et profond. L'application s'appuie sur les données acquises dans le cadre du projet européen mené à Soultz-sous-Forêts (Alsace, France), dans le graben du Rhin. Les conditions géologiques semblent bonnes, puisqu'un grand nombre de fractures se trouvent favorablement orientées vis-à-vis des contraintes actuellement en place. Un modèle des principales structures géologiques a été construit à partir des données acquises de 1993 à 1997, entre 2850 et 3600m de profondeur. Le jeu de données comprend de la microsismicité induite, de la géophysique en forage, des essais hydrauliques en puits unique ou entre forages, ainsi qu'un test de circulation de quatre mois pendant lequel deux tests de traçage ont été réalisés. La modélisation numérique montre que les effets de refroidissement dans le voisinage de la zone de réinjection peuvent se manifester durant cette période, ce qui pourrait expliquer certaines observations, comme la lente diminution de l'impédance hydraulique du réservoir, la modification des débimétries en forage, ainsi que les allures sensiblement différentes des courbes de percées des traceurs.
© IFP, 2002