« L’objectif n’est pas de créer un modèle 3D plus esthétique. L’objectif est d’améliorer la prise de décision. »
Mathieu Bellanger, responsable R&D, TLS Geothermics.

Avant qu’un gisement géothermique ne devienne un projet de développement, un programme de forage ou un actif énergétique bancable, une question se pose d’abord : comprenons-nous suffisamment la roche pour prendre la décision suivante ?

L’exploration géothermique est fondamentalement un problème d’incertitude lié au sous-sol. La température est importante, mais elle ne suffit pas à garantir le succès d’un projet géothermique. Les développeurs doivent également comprendre les propriétés des fluides, la perméabilité et la durabilité de l’exploitation, autrement dit, le fonctionnement du système naturel. Pour extraire de la chaleur d’un système hydrothermal, il est nécessaire de comprendre la perméabilité (déformation fragile, champ de contraintes, géométrie préexistante, structures internes, altération hydrothermale, remplissage des fractures, lithologie, couches sédimentaires, contraste élastique, zone de faille crustale, karst, couches fragiles, réseau de fractures…), les fluides (pH, Eh, pression, isotopes, densité, viscosité, salinité, teneur en gaz, solubilité des espèces, équilibre thermodynamique (mise à l’échelle), cinétique (dissolution), origine (métamorphique, magmatique, sédimentaire, météorique, mantellique, mélange)…) et la chaleur (conductivité et conduction thermiques (effets de couverture ou de sel, lien entre flux de chaleur et gradient géothermique), rayonnement, radioactivité, chaleur latente (réactions chimiques endo- ou exothermiques), convection (flux de gaz, magmatique, hydrothermalisme), friction, exhumation tectonique…) ainsi que les liens entre tous ces éléments.

C’est pourquoi TLS Geothermics aborde l’exploration géothermique selon une approche systémique. L’objectif n’est pas simplement d’identifier des terrains prometteurs, mais d’élaborer un concept géologique cohérent avant de cibler une zone de concession, puis d’affiner ce concept grâce à des couches de données et d’interprétation de plus en plus précises.

Le concept précède la zone de concession.

En exploration géothermique, plusieurs paramètres fondamentaux doivent être évalués avant de poursuivre. Il s’agit notamment du contexte géodynamique, des structures géologiques, des unités lithologiques, des flux de chaleur, des voies de circulation des fluides et de l’architecture géologique globale susceptible d’abriter un système géothermique viable.

Une approche systémique commence par s’interroger sur les raisons de l’existence d’un système géothermique dans une région donnée. À partir de là, TLS intègre l’acquisition de données de terrain, la modélisation et les inversions au sein du triptyque géologie-géochimie-géophysique, outils essentiels pour réduire l’incertitude. Ces résultats sont ensuite combinés à une quantification probabiliste afin d’éclairer la prise de décision.

Cette approche permet de faire évoluer l’exploration géothermique, en passant d’indicateurs isolés à une compréhension plus intégrée du sous-sol.

Pourquoi les données intégrées sont-elles importantes ?

Aucun ensemble de données unique ne peut décrire pleinement le sous-sol.

Les données géophysiques (gravimétriques, magnétotelluriques, sismiques, magnétiques…), géologiques et géochimiques apportent chacune un éclairage différent. Interprétées séparément, elles peuvent mener à plusieurs explications plausibles. Une distribution infinie des densités peut expliquer les mesures gravimétriques. La résistivité électrique peut s’expliquer par des déplacements électroniques (graphite, minerai…) ou ioniques (saumure, smectite, magma, carbonatite, hydrogène…) (joints de grains, réseau poreux issu de processus sédimentaires, tectoniques ou d’altération). Les informations sismiques contraignent la plasto-visco-élasticité du sous-sol (mécanique, lien entre contrainte et déformation), qui dépend fortement de la porosité, de la minéralogie et de la teneur en fluides. La géochimie peut renseigner sur l’origine ou les origines des fluides, leur composition, leur température et les interactions entre les roches.

Chaque ensemble de données est utile, mais incomplet pris individuellement.

Leur intégration par inversion conjointe, combinée à un raisonnement géologique, permet d’obtenir une vision plus cohérente du sous-sol. Ceci est particulièrement important pour les systèmes géothermiques cachés, où les manifestations en surface peuvent être limitées, voire inexistantes.

L’inversion conjointe contribue à réduire l’ambiguïté en intégrant de multiples ensembles de données de propriétés physiques dans un cadre d’interprétation commun. L’interprétation de ce modèle multiphysique, combinant pétrophysique et géologie, ne fournit pas seulement un modèle plus détaillé, mais un modèle capable de mieux étayer les décisions techniques et commerciales.

De meilleurs modèles devraient améliorer les décisions

. Un modèle 3D du sous-sol n’a de valeur que s’il améliore les décisions qui en découlent.

L’objectif va au-delà de la simple création d’une représentation visuellement plus impressionnante du sous-sol. Il s’agit d’apporter des réponses plus claires aux questions pratiques d’exploration.

1. Où faudrait-il recueillir davantage de données, comme des mesures géochimiques ou thermiques ?
2. Où les limites lithologiques sont-elles susceptibles d’influencer le comportement du système ?
3. Où les structures peuvent-elles favoriser la perméabilité ?
4. Où le risque de forage augmente-t-il ?
5. Où une cible géothermique présente-t-elle suffisamment de preuves pour justifier la poursuite des travaux ?

Ce sont ces questions qui déterminent si un projet géothermique peut progresser de manière responsable de sa conception à son développement.

Pour les développeurs géothermiques, les exploitants actuels, les entreprises d’infrastructures, les fournisseurs d’énergie, les grands consommateurs d’électricité et les investisseurs entrant dans le secteur, c’est là que les services d’exploration peuvent créer une réelle valeur ajoutée. Une meilleure étude géoscientifique préliminaire peut contribuer à accroître les connaissances, à améliorer l’efficacité du capital et à faciliter la transformation des projets en actifs vierges plus rentables.

Le secteur a besoin de projets mieux classés

Le secteur géothermique regorge de projets prometteurs. Face à l’intérêt croissant pour la géothermie, notamment pour les systèmes géothermiques étendus (EGS), les systèmes hydrothermaux cachés et la production d’électricité propre et fiable, le marché aura besoin de bien plus que de l’enthousiasme.

des projets mieux classés,

des modèles de sous-sol plus précis et

des collaborations qui intègrent plus tôt les géosciences au développement, aux investissements, à la commercialisation de l’électricité, à la stratégie de réseau et aux réalités des parties prenantes.

C’est là que TLS concentre ses efforts. Notre travail repose sur la conviction que l’exploration géothermique doit être à la fois ambitieuse et rigoureuse. De meilleurs outils, une meilleure intégration des données et un raisonnement géologique plus précis peuvent contribuer à réduire l’incertitude avant tout investissement important.

Une meilleure géologie d’abord, une meilleure énergie ensuite.

Cibler les sources thermales visibles offre un avantage immédiat et probable, car la ressource est évidente. Cependant, cette approche, qui se concentre uniquement sur la manifestation en surface (« il y a quelque chose ici ») plutôt que sur les mécanismes du réservoir, risque d’entraîner une surexploitation et compromet la durabilité à moyen et long terme.

À l’inverse, l’exploration des systèmes cachés peut présenter un taux de réussite initialement plus faible, mais elle ouvre un champ d’opportunités bien plus vaste. Le succès dans ces systèmes exigeant une compréhension approfondie et fondamentale de leur fonctionnement, il garantit intrinsèquement une stratégie d’exploitation à long terme plus efficace, durable et optimisée.

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