Les anciennes mines lorraines de charbon, réservoir géothermique du futur ? Modélisation 3D du bassin houiller lorrain.

Avec une temperature allant jusqu'a 59°C a 1200m de profondeur, les mines lorraines de charbons vont peut-etre trouver un nouvel usage : la production d'energie geothermique basse-temperature. Mais avant de mettre en place ce « detournement geothermique » des anciennes mines, la faisabilite du projet doit etre soigneusement etudiee. Des simulations preliminaires ont permis d'identifier la mine de Merlebach comme le site le plus favorable a l'exploitation. Les reseaux de galeries existants facilitent la circulation des fluides mais peuvent aussi generer des courts-circuits diminuant le rendement de l'installation. Il est donc essentiel de bien caracteriser la geometrie tridimensionnelle du systeme dans le modele d'ecoulement final. Un premier modele structural surfacique comportant 13 failles et 2 horizons est construit par une approche classique « explicite ». Les 81 veines de charbons, sub-verticales, espacees de 5 a 10m et recoupees par les failles et la formation Permienne sus-jacente sont modelisees grâce a une approche originale de modelisation « implicite ». Les surfaces extraites de ce modele implicite sont ensuite remaillees grâce a une technologie nouvelle basee sur les diagrammes de Voronoi et developpee specifiquement pour les modeles geologiques. Sur ces surfaces sont ensuite distinguees les parties exploitees, qui ont fait l'objet d'un remplissage par du sable et ont donc une tres grande permeabilite, des parties non-exploitees, peu permeables. Les infrastructures minieres, qui constituent des drains, sont modelisees comme objet « courbe ». Le modele geometrique final, independant de la discretisation volumique choisie, permet donc de distinguer : les drains que constituent les infrastructures, les failles, les parties exploitees et non-exploitees des 81 veines de charbons, la formation greseuse encaissante du charbon et la couverture permienne. Ce modele est ensuite rasterise en grille volumique selon les specifications du simulateur d'ecoulement choisi.