[ca] La sismicitat induïda per l'estimulació hidràulica i la circulació de fluids és un obstacle per al desenvolupament dels sistemes geotèrmics millorats (EGS per les seves sigles en anglès). La sismicitat registrada ha aconseguit ocasionalment magnituds prou grans com per a ser percebuda per la població local, i en diversos casos de EGS els terratrèmols de major magnitud es produeixen entre poques hores i diversos mesos després del cessament de les operacions d'injecció. Aquesta tesi té com a objectius i) aprofundir en el coneixement dels processos que desencadenen aquesta sismicitat induïda, ii) millorar les metodologies de previsió i iii) explorar estratègies per a mitigar la seva aparició. El focus se centra especialment en la sismicitat posterior a la injecció. Com a exemple de verificació s'adopta el ben documentat cas del EGS de Basilea (Suïssa). En primer lloc, es realitza la identificació dels mecanismes desencadenants de la sismicitat a Basilea fent ús d'un model hidromecánico acoblat amb un nivell de complexitat creixent. Es compara un domini elàstic travessat per una zona de falla amb un domini elàstic homogeni per a destacar la importància de les heterogeneïtats estructurals en els efectes directes i indirectes (poroelásticos) de la difusió de la pressió com a mecanismes desencadenants de la sismicitat. A més, un altre model hidromecánico s'implementa incloent una xarxa discreta de falles, basada en interpretacions sísmiques. El model simula les reactivacions plàstiques de les falles, i es distingeixen els efectes de la difusió de la pressió de porus, la tensió poroelástica, la transferència de tensió per cisalla i l'afebliment per lliscament. suggerir-los resultats de les simulacions mostren que les falles situades en les proximitats del pou d'injecció trenquen durant la injecció, provocat principalment per l'augment de la pressió de porus. En cessar la injecció, la relaxació de tensions poroelástica provoca la ruptura immediata de les falles que es van estabilitzar durant la injecció. La redistribució de tensions és també un important mecanisme desencadenant de la reactivació de falles distants després de la injecció. L'afebliment de la fricció induït per lliscament en falles amplifica el potencial d'aquestes falles per a reactivar-se diverses vegades durant la injecció i després del seu cessament. El desenvolupament d'una metodologia de previsió de la sismicitat induïda és el segon gran assoliment d'aquesta tesi. El model hidromecánico prèviament implementat es combina amb un model de taxa de sismicitat, la llei de Gutenberg-Richter i el model de seqüència de rèpliques (ETES per les seves sigles en anglès) per a quantificar la magnitud de la sismicitat dels terratrèmols pronosticats, associats als canvis de tensió deguts a la injecció de fluids. L'aplicació d'aquesta metodologia híbrida al model hidromecánico de falles discreta de Basilea EGS brinda l'oportunitat d'explorar els efectes de diferents estratègies d'injecció en l'augment de la permeabilitat de les falles i la taxa de sismicitat induïda. Un protocol d'injecció constant, seguit d'una disminució progressiva de la taxa d'injecció, mitiga la sismicitat posterior a la injecció, i continua augmentant la permeabilitat de les falles del domini. La tesi també aborda el debat sobre el cessament final de la injecció, comparant els resultats del tancament i la purga del pou. Els resultats suggereixen que el tancament del pou pot mitigar la sismicitat primerenca posterior a la injecció millor que la purga, però la difusió de la pressió de porus pot desestabilitzar les falles críticament orientades del jaciment durant un període de temps més llarg. En proporcionar una millor comprensió, noves metodologies i solucions pràctiques, aquesta tesi representa un avanç substancial en la mitigació i el control de la sismicitat induïda, especialment de la posterior al cessament de la injecció, en EGS.

[en] Induced seismicity due to hydraulic stimulation and circulation is a hurdle for the development of Enhanced Geothermal Systems (EGS). The monitored seismicity has occasionally reached magnitudes large enough to be felt by local populations, and in several EGS cases the largest magnitude earthquakes occur few hours to several months after the cessation of the injection operations. This thesis aims to i) deepen the understanding of the processes that trigger such induced seismicity, ii) improve forecasting methodologies and iii) explore strategies to mitigate its occurrence. The focus is especially placed on post-injection seismicity. The well-documented case of Basel EGS, Switzerland, is adopted as verification example. Firstly, the identification of the triggering mechanisms at Basel is performed making use of a coupled hydro-mechanical model with increasing level of complexity. A simple fault-crossed elastic domain is compared with a homogeneous elastic domain to highlight the importance of structural heterogeneities on the direct and indirect (poroelastic) effects of pressure diffusion as triggering mechanisms of seismicity. Additionally, another hydro-mechanical model is implemented by a discrete faulting network, based on seismic interpretations. The model simulates the plastic reactivations of faults, and the effects of pore pressure diffusion, poroelastic stressing, shear-slip stress transfer and slip weakening are distinguished. Simulation results show that the faults located in the vicinity of the injection well fail during injection, mainly triggered by pore pressure build-up. At the stop of injection, poroelastic stress relaxation leads to the immediate rupture of faults that were stabilized during the injection. Stress redistribution is also a prominent triggering mechanisms of post-injection reactivation of distant faults. Slip-induced friction weakening on certain faults amplifies the potential of these faults to reactivate multiple time during injection and after its stop. The development of a forecasting methodology for induced seismicity is the second major achievement of this thesis. The hydro-mechanical model previously implemented is combined with a seismicity rate model, the Gutenberg-Richter law and the Epidemic Type Aftershock Sequence model to quantify the seismicity magnitude, of both mainshocks and aftershocks, associated to the stress changes due to fluid injection. The application of this hybrid methodology on the discrete-faulted hydro-mechanical model of Basel EGS gives the opportunity to explore the effects of different strategies of injection on the enhancement of fault permeability and induced seismicity rate. A constant injection protocol followed by a progressive decrease of injection rate mitigates post-injection seismicity, while enhancing the permeability of the faults in the domain. The thesis also addresses the discussion of the final cessation of injection, comparing the results of shut-in and bleed-off of the well. Results suggest that shutting-in the well can mitigate better early post-injection seismicity than bleeding-off the well, but pore pressure diffusion can destabilize critically-oriented faults in the reservoir for a longer period of time. By providing enhanced understanding, new methodologies and practical solutions, this thesis represents a substantial step-forward in the mitigation and control of induced seismicity, and in particular of post-injection seismicity, in EGS.