L'IPGS, associé à d'autres partenaires, est porteur du projet ExCiTING "Exploration des ressources géologiques et des réservoirs par prospection géophysique des propriétés des argiles", qui vient d'être retenu par l'Agence nationale de la recherche pour une durée de 4 ans. Il est financé pour un montant de 680 k? et démarrera en février 2018.
Le stockage d'énergie en sous-sol et l'exploitation de l'énergie géothermique sont des enjeux majeurs de la transition énergétique. Pour pouvoir exploiter efficacement et en toute sécurité les capacités de réservoir du sous-sol, ou ses ressources énergétiques, la présence d'une couche peu perméable (généralement argileuse) qui recouvre les réservoirs naturels est cruciale. Elle permet le stockage de chaleur ou de fluide, isole le réservoir des couches sus-jacentes.
La caractérisation de la couverture est donc un enjeu prioritaire pour réduire les risques environnementaux et financiers des géotechnologies. Elle se fait classiquement via des forages de reconnaissance (invasifs), des analyses et des diagraphies. Mais ces mesures très précises doivent ensuite être extrapolées à l'échelle de la zone d'étude. Ce saut d'échelle gagnerait en précision s'il pouvait s'appuyer sur une mesure indirecte mais continue comme les méthodes géophysiques.
L'objectif central du projet est d'améliorer l'imagerie de la couverture des réservoirs à partir de l'imagerie par résistivité complexe, qui présente une sensibilité intéressante à la minéralogie et aux argiles (plus que l'imagerie sismique, peu sensible à la présence de fluides et surtout à la nature des argiles). Cela implique des développements assez fondamentaux pour unifier des modèles théoriques validés dans des conditions et des échelles spécifiques afin d'introduire dans les codes de modélisation EM 3D une conductivité complexe. Cela implique également d'établir un schéma d'inversion stable et robuste qui permette d'imager et de caractériser le type d'argile à partir de modèles validés.
Cela nécessite avant tout des données de bonne qualité et en grand nombre et nous proposons de combiner mesures, modélisations et inversion à différentes échelles, depuis le nanomètre jusqu'aux décamètres. Le c?ur du projet est donc l'aspect multi-échelle, et en particulier les relations d' « upscaling » qui permettront de passer des modèles sur échantillons aux mesures de prospection géophysique de surface. Des mesures de polarisation provoquée spectrale (SIP) seront réalisées en laboratoire pour valider ces relations sur des argiles pures puis sur des mixtures (sables-argiles) et enfin en incluant des hétérogénéités comme des fractures.
En parallèle, nous proposerons de nouvelles procédures de mesure au travers d'améliorations significatives au niveau instrumental qui permettront de coupler une imagerie très haute résolution pour la partie superficielle (jusqu'à quelques centaines de mètres) afin d'éviter les problèmes dits « de statiques » qui génèrent des artefacts en profondeur. Des techniques avancées de traitement du signal utilisant les mesures simultanées permettront d'améliorer la qualité des données. Une démonstration sur le site pilote SEH* près de Poitiers permettra de démontrer la pertinence de l'approche proposée et de diffuser les résultats dans la communauté scientifique et industrielle.
Partenaires : UPMC-METIS (Paris), BRGM(Orléans), IC2MP (Poitiers), Iris Instruments (PME Orléans) et IPGS (porteur).
Contact à l'EOST : Jean-François Girard
* SEH : Site Expérimental Hydrogéologique (SEH) près de Poitiers, développé dans le cadre du réseau H+.