Modélisation de bassin 3D du nord-est du fossé rhénan - application pour la caractérisation de la ressource géothermique à l'échelle du bassin
Géosciences


Type de contrat
Stage
Début
Entre mars et juillet 2021
Durée
de 4 à 5 mois
Région
Ile de France
Indemn / Rém
Oui

ref A.

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de trois priorités stratégiques : mobilité durable, énergies nouvelles et hydrocarbures responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

  • l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
  • la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Modélisation de bassin 3D du nord-est du fossé rhénan - application pour la caractérisation de la ressource géothermique à l’échelle du bassin

Programme de stage :

Le  fossé rhénan est étudié depuis près de 40 ans pour son potentiel géothermique. Plusieurs modèles structuraux, hydrauliques et thermiques comprenant le socle faillé et le bassin ont été publiés les cinq dernières années (Freymark et al., 2019 ; Koltzer et al., 2019). Cependant le rôle des failles sur cette circulation  et sa compartimentalisation et dans ce système hydrothermal, méritent d’être plus étudiée en prenant en compte son historique. Cela est l’objet de cet stage, qui sera réalisé en collaboration avec Claire Bossenec et le Institute of Applied Geosciences Geothermal Science and Technology de Darmstadt.

Dans le cadre de la thèse de Claire Bossenec (Bossenec, 2019), deux sections ont été modélisées avec TemisFLow 2D et ont permis de mettre en évidence la recharge de fluide (eau) depuis les épaules du rift vers le centre du bassin, ainsi que la circulation à travers des failles profondes (Bossenec et al., 2020). L’impact de la circulation sur le régime thermique du bassin n’a toutefois été évalué que conceptuellement.

Dans ce stage, il est proposé de s’appuyer sur les travaux précédents pour réaliser une modélisation de bassin 3D en prenant en compte le transfert de chaleur par advection, afin de représenter les circulations de fluide à grande échelle (bassin et socle faillé), et de quantifier leur impact sur le régime thermique. Un modèle structural comprenant les principaux horizons et failles résultant du projet GeORG sera mis à disposition par l’Université de Darmstadt pour la construction du modèle.

Après une synthèse bibliographique sur la connaissance actuelle du système géologique du fossé rhénan, et un contrôle de qualité sur la géométrie des failles de socle non contraintes par la sismique, un modèle de bassin 3D TemisFlow sera construit. Les variations lithologiques et pétrophysiques des sédiments et du socle cristallin, ainsi que les propriétés hydrauliques du réseau de failles, celles-ci seront intégrées dans ce modèle.

Différents scénarios concernant les propriétés d’écoulement à travers les failles seront testés afin d’améliorer la compréhension du rôle des failles internes sur le schéma de circulation de fluide et, par conséquent, sur le champs de température et la ressource géothermique de ce bassin. L’historique thermique associé avec les écoulements à grande échelle pourra également permettre de tester différents scénarios d’approvisionnement des eaux géothermales en lithium.

Projet de rattachement :MOR

Connaissances exigées :

M2, géologie structurale, connaissances en dynamique des bassins sédimentaires, géothermie

 

Références:

Bossennec,  C.  (2019)  Evolution  of  transfer  properties  of  sandstones  by  diagenesis  and  deformation: Case study on Buntsandstein Gp. sandstones, Upper Rhine Graben. PhD Thesis, Université de Lorraine. 

Bossennec, C., Géraud, Y., Bertrand, L., Divies, R, Souque, C., Mattioni, L., Moretti, I (2020) Role of basement inherited structural network on heat distribution and flow pathways in rift basins. Conference Proceedings, Fourth Naturally Fractured Reservoir Workshop, Feb 2020, p.1 – 5

Freymark, J., Bott, J., Cacace, M., Ziegler, M., Scheck-Wenderoth, M. (2019) Influence of the Main Border Faults on the 3D Hydraulic Field of the Central Upper Rhine Graben. Geofluids, v 2019, article ID 7520714, 21 pages

Koltzer, N., Scheck-Wenderoth, M., Cacace, M., Frick, M., Bott, J. (2019) Regional hydraulic model of the Upper Rhine Graben. Adv. Geosci., 49, 197–206