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Méthodes de corrélation du bruit sismique ambiant pour l’imagerie et le suivi temporel des sites géothermiques

Coord. J.Vergne

Ce projet s’inscrit dans le cadre du développement de méthodes géophysiques innovantes pour l’exploration et le suivi de réservoirs géothermiques. Plus particulièrement, il s’agit ici de tirer parti du bruit sismologique ambiant, enregistré par un réseau de stations permanentes ou temporaires, pour effectuer une imagerie du sous-sol à l’échelle d’un réservoir ou pour mettre en évidence d’infimes changements du milieu lors des phases de stimulation ou d’exploitation.

Les données acquises lors de l’expérience EstOF sont en cours d’analyse. Durant cette expérience, réalisée grâce au soutien du LabEx G-Eau-Thermie profonde, près de 300 sismomètres ont été installés dans la région de l’Outre-Forêt pendant un mois. Les fonctions de corrélation entre les 40 000 couples de capteurs ont été calculées grâce aux outils développés lors de la thèse de Maximilien Lehujeur (figure 1a). Les courbes de dispersion des ondes de surface (en vitesse de groupe et vitesse de phase) ont été extraites de ces fonctions de corrélation et régionalisées pour obtenir des cartes de dispersions entre 1 et 5s de période (stage de Master 2 de A .Le Chenadec). Une première inversion en profondeur a récemment permis de créer un modèle préliminaire à 3 dimensions de Vs à l’échelle de l’ensemble de l’Outre-Forêt (figure 1b). D’autre part, la mise en évidence d’ondes de volume (ondes P) dans les fonctions de corrélation (figure 1a) devrait permettre de contraindre la vitesse des ondes P et ainsi aboutir à une estimation du rapport Vp/Vs, plus adapté pour la caractérisation des fluides. La mesure précise du temps de trajet des ondes P entre paires de stations individuelles constitue cependant un challenge et nécessitera le développement de méthodes d’extraction novatrices.
Illustration

En parallèle, l’équipe cherche également à mettre en évidence des variations temporelles de la coda des fonctions de corrélation qui pourraient être reliées à un changement du milieu lors des phases de construction et de stimulation du site de Rittershoffen. Les travaux de Maximilien Lehujeur ont montré que la stabilité de la coda était très dépendante de la variabilité spatiale, temporelle et fréquentielle des sources de bruit. Plusieurs artefacts de perturbations de vitesse ont pu être en fait reliés à de telles variations des caractéristiques du bruit. A ce stade, aucune perturbation significative de vitesse n’a pu être détectée lors de la stimulation du puits GRT1. Cependant une perte de cohérence des coda des corrélations pendant les jours suivants cette stimulation pourrait indiquer une modification locale et temporaire des propriétés diffractantes du milieu.

Ces études seront poursuivies en incluant les composantes horizontales des stations pour améliorer la précision et la stabilité des mesures. L’objectif est aussi d’appliquer cette approche aux précédentes opérations de stimulation du site de Soultz-sous-Forêts, une fois que les anciennes données sismologiques auront pu être converties dans un format plus standard et validées en termes de précision temporelle.

26 février 2016