19 juin : Soutenance de thèse de Simon Vedrine

Modélisation et inversion jointe de données électromagnétiques terrestres, aéroportées et marines pour la caractérisation de réservoirs géothermiques haute-température en contexte littoral et volcanique insulaire

lundi 19 juin 2023, 14h30, Amphi A, IUEM

Découvrez ci-dessous le résumé de sa présentation :

L'exploration géophysique en 3D est essentielle pour identifier les zones favorables à un projet de centrale géothermique haute-température et dérisquer les forages d'exploration. En particulier, l'imagerie de résistivité électrique joue un rôle clé dans cette exploration en raison de sa sensibilité à la présence de produits d'altération, à la circulation de fluides géothermiques et à la température.

Notre méthodologie propose de combiner des méthodes électromagnétiques (EM) marines et terrestres afin de caractériser la résistivité du réservoir géothermique et du "clay cap" associé. Ce dernier est typique d'un système géothermique volcanique conventionnel dans un environnement géologique de type andésitique.

Une campagne d'acquisition magnétotellurique (MT) et électromagnétique à source contrôlée (CSEM) à grande échelle a été menée autour du champ géothermique exploité de Bouillante en Guadeloupe, dans les Petites Antilles, afin de tester notre méthodologie sur une géologie connue. La MT permet de cibler les parties les plus profondes du sous-sol, mais le signal naturel sur lequel elle s'appuie est en moyenne faible aux basses latitudes et peut être beaucoup plus faible que le bruit anthropique, rendant ainsi son utilisation avec une acquisition dense difficile à proximité des zones habitées. La CSEM permet de compléter et de densifier la couverture des données dans les zones les plus urbanisées grâce à l'utilisation de sources de courant actives de grande puissance et de systèmes de mesure moins exigeants.

Le problème qui se pose est que la modélisation 3D MT et CSEM, ainsi que l'inversion, dans les zones côtières des îles volcaniques peuvent être difficiles en raison des erreurs numériques induites par la présence de l'interface mer/terre à fort contraste de résistivité et des grandes variations de bathymétrie et de topographie. Ces erreurs de modélisation ont été estimées et corrigées par une méthode mixte éléments finis/différences finies afin d'inverser au mieux les données de terrain. Pour réaliser cette inversion, l'algorithme Gauss-Newton a été choisi avec un pré-conditionnement spécifique (mise à l'échelle des colonnes de la matrice jacobienne) et l'utilisation d'une paramétrisation en blocs 3D déstructurés. Une régularisation de type "rugueuse" montre les meilleures performances pour les cibles géothermiques recherchées.

Après avoir montré le bon comportement de ces nouveaux outils numériques sur un modèle synthétique 3D plan et l'intérêt de l'inversion jointe MT et CSEM pour caractériser le réservoir géothermique, les données de terrain de Bouillante ont été inversées indépendamment pour les deux méthodes à ce stade, en tenant compte de la bathymétrie et topographie. Le modèle 3D de résistivité obtenu avec la CSEM est cohérent avec la géologie connue et le modèle 3D MT, mais fournit une meilleure résolution aux profondeurs intermédiaires (< 1,5 km), ainsi que de nouvelles informations sur l'extension du réservoir entre terre et mer sous la baie de Bouillante. 

Composition du Jury

• Bouchot Vincent, Chercheur, BRGM, Orléans
• Girard Jean-François, Professeur des Universités, Université de Strasbourg
• Marquis Guy, Professeur des Universités, Université de Strasbourg
• Metivier Ludovic, Directeur de Recherche, Université Grenoble Alpes
• Queralt Capdevila Pilar, Professeure, Université de Barcelone
• Tarits Pascal, Professeur des Universités, Université de Bretagne Occidentale

Les membres invités

• Bretaudeau François, Chercheur, BRGM, Orléans
• Darnet Mathieu, Chercheur, BRGM, Orléans
• Hautot Sophie, Docteur, IMAGIR, Saint-Renan