La fracturation hydraulique dans le cadre du développement de l'activité de production d'énergie en géothermie profonde
Résumé
La technique de fracturation hydraulique a été mise en avant dès les années 70 pour la création à grande profondeur de systèmes échangeurs d'énergie reproductibles. Ces échangeurs devaient être plans, fermés, d'extension pluri-hectométriques contrôlée, et avec une impédance faible. Aucun de ces points n'a pu être véritablement atteint, aussi bien aux Etats Unis, qu'en Europe ou au Japon. L'idée a donc du évoluer et composer avec les facteurs géologiques. Le processus a abouti au concept d'Enhanced Geothermal System (EGS) mis en démonstration depuis une dizaine d'année sur le site de Soultz sous Forêts (Alsace, France), appliqué depuis à Landau (Allemagne) pour la production d'électricité et repris pour la production de chaleur à usage industriel (projet ECOGI, Alsace, France). Le concept est innovant sur certains aspects, mais porteur de risques nouveaux, liés à la sismicité induite. On montrera que dans ce domaine des EGS, la réalisation d'une fracture hydraulique 'vraie' se heurte à plusieurs difficultés majeures, toutes liées à la nature préalablement fracturée d'un massif naturel. * Dans un massif de type socle, il n'y a pas de mécanisme lié au profil des contraintes pour confiner en 1D la progression de la fracture hydraulique à la différence de ce qui se passe dans une structure sédimentaire tabulaire, * L'hypothèse de propagation en 2D dans un milieu élastique 3D est difficile à vérifier, * Le champ des contraintes n'est pas homogène et reflète localement la présence de discontinuités, déjà plus ou moins connectées entre elles. De plus, par une surpression, il est souvent plus facile de ré-activer une structure préexistante, plutôt que d'en propager une nouvelle, * Le paramètre pour le critère de propagation, par exemple en mode I, est défini localement à petite échelle pour un milieu équivalent, mais on ne sait pas comment il varie dans l'espace, * Du fait de la présence de discontinuités à toutes les échelles, le concept de milieu équivalent, servant à apprécier l'effet d'un 'leak off' surfacique, ne peut s'appliquer, ce qui pénalise fortement la capacité à pré-dimensionner une opération.