Cartographie des formations rocheuses souterraines à Eclépens : ce que nous avons appris jusqu'à présent

Qu'est-ce que la géothermie profonde ?

La géothermie profonde exploite la chaleur stockée naturellement dans des formations rocheuses situées à des milliers de mètres sous terre. Contrairement aux systèmes géothermiques peu profonds qui chauffent et refroidissent les bâtiments, les projets de géothermie profonde peuvent produire de l'électricité en puisant dans des réservoirs souterrains extrêmement chauds.

Imagerie souterraine avancée

Les données sismiques collectées ont fait l'objet d'un traitement sophistiqué utilisant deux techniques :

• PreSDM classique (migration en profondeur Prestack) : Une méthode standard pour créer des images souterraines, expliquée dans un article précédent
• Migration basée sur l'angle vers ES360 : Une technique avancée qui fournit des vues plus détaillées des propriétés des roches aux profondeurs où existent généralement des réservoirs géothermiques.

La phase d'interprétation sismique est maintenant terminée. Dans le cadre d'une étude spécialisée intitulée AVAZ/VVAZ (Amplitude Versus Azimut/Velocity Versus Azimuth), les équipes d'Ad Terra Consultancy et de Swiss Geo Energy ont analysé comment les ondes sismiques se comportent différemment en fonction de leur direction et de leur vitesse. Cette analyse a révélé des propriétés élastiques cruciales des roches souterraines, notamment :

• Impédance P : Quelle est la résistance des roches aux ondes sismiques. Produit de la vitesse et de la densité sismiques.
• Rapport Vp/Vs : La relation entre les différents types de vitesses d'ondes sismiques.

Recherche de fractures et de zones de faille

Pour localiser les zones où les roches sont fissurées ou fracturées, ce qui est essentiel à la circulation du fluide géothermique, l'équipe a analysé plusieurs caractéristiques sismiques :

• Similitude : Quelle est la cohérence des couches rocheuses dans les différentes zones
• Probabilité de panne réduite : La probabilité de trouver des failles géologiques (fissures dans les formations rocheuses)
• Densité de fracture : Combien de fissures existe-t-il dans un volume de roche donné
• Décomposition spectrale : Décomposer les signaux sismiques en différentes composantes de fréquence pour révéler des caractéristiques géologiques cachées.

Ces analyses ont permis d'identifier des cibles de forage préliminaires, c'est-à-dire des endroits spécifiques où les puits géothermiques pourraient avoir le plus de succès.

Une approche globale

Cette œuvre sismique ne représente qu'une pièce d'un puzzle plus vaste. Les résultats de l'imagerie souterraine sont combinés et recoupés entre plusieurs disciplines :

• Études géophysiques — Interprétation et cartographie sismiques, extraction d'attributs. La cartographie des objectifs géothermiques profonds (Muschelkalk) situés sous les énormes coussins salés de Keuper (Trias supérieur) est particulièrement intéressante.
• Études pétrophysiques — Analyse des propriétés des roches telles que la porosité et la perméabilité. Par exemple, l'analyse de Muschelkalk montre une faible porosité de la matrice ; les objectifs géologiques doivent être axés sur la recherche du réservoir fracturé dans les zones endommagées par les failles. Une autre étude a montré que le facteur critique de la fracturation est la teneur en schiste et en marne.
• Etudes géomécaniques — Compréhension du comportement des roches sous contrainte et pression, analyse de la cinématique pour augmenter le risque de heurter une zone de fracture conductrice en fonction du rapport de contrainte régional/local.
• Études hydrogéologiques — Cartographier les modèles d'écoulement des eaux souterraines, analyser les moyens de remplir un réservoir fracturé.
• Modélisation géologique — Création de modèles 3D détaillés du sous-sol. Le modèle Eclepens intègre diverses données provenant d'autres disciplines, notamment les réseaux de failles, les limites sismo-lithologiques et les propriétés des réservoirs.

Ensemble, ces études constituent l'une des évaluations souterraines les plus complètes de Suisse pour le développement géothermique.

La sécurité d'abord

Plusieurs tâches critiques restent à accomplir avant le début du forage. L'analyse sismotectonique évaluera les risques sismiques, tandis que l'évaluation des risques liés aux hydrocarbures permettra au projet d'éviter de rencontrer accidentellement des gisements de pétrole ou de gaz. En outre, des études d'impact environnemental doivent être menées pour évaluer les effets potentiels sur les écosystèmes locaux, les eaux souterraines et les communautés environnantes. Ces mesures de sécurité et environnementales visent à prévenir les incidents qui ont affecté les précédents projets géothermiques suisses et sont désormais étroitement surveillées par les institutions fédérales et cantonales suisses.

Perspectives d'avenir

L'équipe de recherche présentera ses résultats lors de trois prochaines conférences :

• Convention annuelle de la SASEG (14-16 juin 2025, Bâle)
  «GeoCogen Eclépens : Exploration de cibles à la lumière de résultats sismiques 3D » (accepté) - https://www.saseg.ch/agenda (Les plats à emporter seront bientôt présentés sur la chaîne LinkedIn d'Ad Terra)
• Congrès géothermique européen 2025 (6-10 octobre 2025, Zurich)
  « Exploiter le potentiel géothermique grâce à la sismique 3D » (soumis) - https://europeangeothermalcongress.eu/
• Deuxième atelier sur le traitement des données EAGE (6-8 octobre 2025, Barcelone)
  « Imagerie améliorée à l'aide d'algorithmes basés sur les rayons dépendant de l'angle pour la migration de profondeur en 3D avant empilement » (soumis) - https://eage.eventsair.com/second-eage-data-processing-workshop/

Nous remercions également l'Office fédéral de l'énergie (OFEN) pour son soutien financier dans la phase de prospection.

Le voyage vers une énergie géothermique durable à Eclépens se poursuit, chaque analyse nous permettant de mieux comprendre ce qui se trouve sous la surface.