Impact de la dynamique des aquifères sur la production géothermique profonde en boucle fermée
Physico-chimie et Mécanique appliquées


Type de contrat
Stage
Début
Entre mars et juin 2022
Durée
5 mois
Région
Ile de France
Indemn / Rém
Oui

ref R174

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 quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire 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.

Impact de la dynamique des aquifères sur la production géothermique profonde en boucle fermée

Description :

Afin de réduire les risques associés à la production des réservoirs profonds, la géothermie voit actuellement apparaitre des nouveaux designs de production basés sur l’extraction par conduction thermique seule avec des puits formant des boucles fermées profondes associées à un fluide caloporteur adapté (technologie Eavor notamment).

En effet, les réservoirs profonds généralement peu perméables dépendent de la fracturation naturelle, parfois concentrée sur des zones endommagées de failles, et les propriétés d’écoulement rencontrées peuvent avoir besoin d’être améliorées pour obtenir une perméabilité adaptée au besoin de forts débits, par stimulation risquant de générer de la sismicité induite.

Par ailleurs, la réactivité des fluides géothermaux, potentiellement salés et chargés de CO2 et/ou H2S, mène à des dépôts et corrosion dans les puits et éventuellement à des colmatages du proche puits. S’affranchir du fluide géothermal pour n’extraire la chaleur que par conduction semble une solution prometteuse. Ceci permettrait d’envisager des productions géothermiques indépendamment du réservoir et donc de la géologie. Il reste toutefois important de considérer l’évolution de la température au cours des premières années de production avec un tel système, et de considérer également l’impact des circulations des nappes profondes sur la recharge thermique.

Ce stage permettra donc d’avoir une vision critique sur ce type de projet et surtout sur la possibilité supposée de les implanter indépendamment des conditions géologiques.

Pour cette évaluation, nous nous baserons sur deux cas déjà étudiés en modélisation de bassin, le bassin parisien et le fossé rhénan, dont nous utiliserons les descriptions lithologiques pour y associer des conductivités thermiques, ainsi que les perméabilités et vitesses d’écoulement de nappes obtenues. Pour chacun des cas, les simulations de la boucle fermée seront effectuées avec de fluide caloporteur, pour considérer l’évolution de la température du fluide produit dans ce système purement conductif, soit sans prise en compte des écoulements dans le réservoir, soit en prenant en compte ces écoulements.

L'objectif de ce stage est de tester la nécessité de support des nappes pour la production en système conductif, et d’évaluer la nécessité de compréhension préalable pour l’installation d’une telle boucle.

Le modèle de puits (GWellFM), développé à IFPEN, sera utilisé pour les simulations en considérant le transfert thermique transitoire entre le fluide et l’encaissant. Le modèle sera ajusté pour prendre en compte la géométrie de la boucle fermée et l'évolution temporelle et spatiale des propriétés du bassin.

Le design optimal du système (la profondeur et le diamètre des puits verticaux, la longueur et la géométrie des puits horizontaux, le débit et les propriétés du fluide caloporteur) devra être défini dans les différents cas. Le/la stagiaire sera soutenu par des ingénieurs de différents départements d'IFPEN (mécanique des fluides, sciences sols et sous-sols, process design). 

Niveau du stage : Master 2

  • Discipline : Mécanique des fluides ou sciences sols et sous-sols
  • Compétences : Mécanique des fluides, modélisation des écoulements, transfert thermique, géothermie, modélisation de bassin, programmation (Python)

Informations administratives

Durée du stage : 5 mois
Début :
Entre mars et juin 2022

Établissement d'accueil : IFPEN
Adresse : 1 & 4 avenue de Bois Préau - 92500 Rueil Malmaison
Direction : Physico-chimie et Mécanique appliquées
Département : Mécanique des Fluides (R174)
Responsables du stage : Vlasios Leontidis (R174), Christine Souque (R161), Adriana Lemgruber-Traby (R161)