Comportement hydro-thermique d'un écoulement de fluide dans une fracture rugueuse: Modélisation et application à des massifs fracturés

Résumé : Dans de nombreux réservoirs géothermiques profonds, l'échangeur thermique est un massif de roches chaudes fracturées. Comment la morphologie des fractures influence-t-elle le flux hydraulique et le champ de température lorsque de l'eau froide est injectée dans ce milieu ? Cette question est abordée à l'échelle de la fracture, de manière numérique, à l'aide de deux méthodes : par différences finies, en 2D, et par méthode de Boltzmann sur réseau, en 3D. Les calculs en différences finies montrent qu'une ouverture auto-affine induit une variabilité spatiale du flux hydraulique et du champ de température. Dans certains cas, il se crée une chenalisation du fluide, qui réduit l'efficacité du transfert thermique entre la roche et le fluide. Ces caractéristiques hydro-thermiques sont essentiellement engendrées par les plus grandes longueurs d'ondes de ces ouvertures auto-affines. Une première application à grande échelle, dimensionnée suivant les caractéristiques du site géothermique de Soultz-sous-Forêts (Alsace, France), est proposée. Une deuxième application consiste à évaluer la perméabilité du sous-sol de Draix (Alpes, France). Pour cela, la géométrie de fractures présentes dans le sous-sol est caractérisée précisément à partir de carottes géologiques. La topographie des fractures, mesurée avec un laser, est utilisée pour reconstituer la morphologie de l'ouverture des fractures. Ces données sont utilisées pour quantifier la perméabilité, ici élevée -- de l'ordre de 10^-9-10^-8 m^2. À l'aide de méthodes de Boltzmann sur réseau, la modélisation du comportement hydro-thermique dans des fractures présentant une topographie avec de fortes pentes est abordée. Au voisinage d'une aspérité de forme simple, le comportement hydro-thermique modélisé est très différent (recirculation) de celui dans le reste de la fracture. L'ensemble de ces modélisations suggère qu'il est nécessaire de prendre en compte la morphologie des fractures pour estimer le comportement hydro-thermique en géothermie.
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Thèse
Géophysique [physics.geo-ph]. Université de Strasbourg, 2010. Français
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Contributeur : Amélie Neuville <>
Soumis le : vendredi 24 septembre 2010 - 19:58:20
Dernière modification le : jeudi 7 octobre 2010 - 15:26:01
Document(s) archivé(s) le : jeudi 25 octobre 2012 - 15:55:14

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Amélie Neuville. Comportement hydro-thermique d'un écoulement de fluide dans une fracture rugueuse: Modélisation et application à des massifs fracturés. Géophysique [physics.geo-ph]. Université de Strasbourg, 2010. Français. 〈tel-00521053〉

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