Faculté des lettres et sciences humaines

Numerical modelling of Alpine deep flow systems: a management and prediction tool for an exploited geothermal reservoir (Lavey-les-Bains, Switzerland)

Sonney, Romain ; Vuataz, François-David

In: Hydrogeology Journal, 2009, vol. 17, no. 3, p. 601-616

Le site géothermal de Lavey-les-Bains (Suisse) est un système alpin d’écoulement profond dans des terrains cristallins fracturés. Les analyses acquises depuis 1973 sur les eaux souterraines montrent un processus de mélange entre une composante profonde et chaude (68°C et TDS 1.4 g/L) et une eau froide peu profonde. La production sur le nouveau puits profond P600, réalisé en 1997, a... Plus

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    Résumé
    Le site géothermal de Lavey-les-Bains (Suisse) est un système alpin d’écoulement profond dans des terrains cristallins fracturés. Les analyses acquises depuis 1973 sur les eaux souterraines montrent un processus de mélange entre une composante profonde et chaude (68°C et TDS 1.4 g/L) et une eau froide peu profonde. La production sur le nouveau puits profond P600, réalisé en 1997, a amplifié ce processus de mélange dans le puits P201, où une baisse de la température et des TDS a été observée. Des modèles numériques 2D et 3D de chaleur, d’écoulement et de transport de masse ont été développés pour reproduire le système géothermal et pour prédire le potentiel de ressource géothermique exploitable à long terme. La température calculée du réservoir profond induit (100–130°C) est en accord avec les géothermomètres alors que le flux d’eau thermale (5,400–9,000 m3/jour) est probablement sous-estimé. Plusieurs scénarios de production de fluide permettent de reproduire les phases de baisse et de stabilisation des températures dans le champ géothermal depuis 1997. Sur P201, le rapport de mélange calculé avant et pendant l’exploitation de P600 est comparable aux valeurs observées; la température modélisée sur P201 tend vers une stabilisation à 56 C après 10–15 ans de production sur P600. La proposition d’un nouveau puits est susceptible de réduire la production thermale des puits existants.
    Summary
    The geothermal site of Lavey-les-Bains, Switzerland is an Alpine deep flow system in fractured crystalline rocks. Groundwater analyses since 1973 reveal a mixing process between a deep warm component (68°C and TDS 1.4 g/L) and cold shallow water. The production rate of the new deep well P600, installed in 1997, has amplified this mixing process in well P201, for which a decline in temperature and TDS has been observed. Numerical hydrogeological two-dimensional and three-dimensional models of heat, flow and mass transport have been developed to reproduce the geothermal system and to forecast the long-term exploitation potential of the geothermal resource. The computed temperature of the deep inferred reservoir (100–130°C) is in agreement with the geothermometers, whereas the simulated thermal water flux (5,400–9,000 m3/day) is probably underestimated. Different fluid production scenarios can reproduce the decline and stabilization phases of temperatures in the geothermal field since 1997. For P201, the mixing ratio calculated before and during the exploitation of P600 is comparable with observed data; the modelled temperature tends towards stabilization in P201 at 56°C after 10–15 years of production at P600. Another proposed new well is likely to reduce the thermal output of the existing wells.