Comportement couplé des zones de failles: du laboratoire au terrain – CHENILLE

La compréhension du comportement couplé thermo-hydro-mécanique des zones de faille dans des réservoirs naturellement fracturés est d'une importance fondamentale pour diverses raisons sociétales et économiques, telles que la transition énergétique durable pour une utilisation sûre des ressources naturelles (stockage de l'énergie, stockage des déchets nucléaires ou énergie géothermique). L'objectif global de ce projet est de mieux comprendre les processus physiques résultant d'une charge thermique et hydrique sur une zone de faille existante, identifiée et préalablement caractérisée. Il s'agit ici de réaliser une expérience in situ d'injection de fluide thermiquement contrôlée dans une des failles accessibles depuis le laboratoire souterrain de recherche (URL) de Tournemire. Un système de chauffage sera installé autour de la zone d'injection et permettra une augmentation incrémentale, précise et contrôlée de la charge thermique. En outre, un important système de surveillance sera installé pour mesurer les événements sismiques et asismiques induits par la charge thermique ou hydraulique. Le système de surveillance sera composé des capteurs acoustiques et des capteurs large bande qui mesureront les événements de faible à moyenne magnitude. Par ailleurs, il est également prévu d'installer un réseau de fibres optiques pour mesurer la température et la déformation de manière distribuée dans la zone d'investigation. Les méthodes sismiques actives seront déployées avant et après l'expérience pour déterminer l’architecture de la faille mais aussi pour détecter l'apparition de nouvelles structures induites par la pressurisation hydro-thermique de la faille. Une série d'expériences en laboratoire sera menée pour comprendre l'évolution chimique et pétrophysique qui se produit dans les zones de faille pendant le chargement thermique et hydraulique. Des expériences thermiques en chambre climatique sur des échantillons de la zone de faille seront réalisées afin de comparer l'évolution de la composition minéralogique des échantillons avec ceux prélevés dans la zone étudiée sur le terrain. Enfin, une étude de la mécanique des roches, de l'échelle microscopique à l'échelle centimétrique avec un suivi des propriétés acoustiques sera réalisée. Cette étude comprendra des expériences de Microscope Electronique à Balayage par spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (MEB-EDS) permettant d'identifier les mécanismes de localisation des déformations à micro-échelle auxquels il est prévu d'ajouter un système de mesure acoustique. Afin d'étudier l'évolution du comportement mécanique en fonction de l'échelle, des expériences en presse triaxiale, toujours avec un suivi acoustique, sont prévues.