# Architectures et modélisation géologique 3D des réservoirs argilo-sableux apto-albiens d'Île-de-France (bassin de Paris) pour des applications en géothermie

Perrine Mas¹, Benjamin Brigaud¹, Rémy Deschamps², Eric Lasseur³, Raphael Bourillot⁴, Yara Al Bayssari¹, Codjo Essou¹, Thomas Blaise¹

¹ UMR 8148 GEOPS, Université Paris-Saclay, CNRS

² IFPEN, Géoscience, Rueil-Malmaison

³ BRGM, Orléans

⁴ UMR 5805 EPOC, Université de Bordeaux, CNRS

Contact : benjamin.brigaud@universite-paris-saclay.fr

En Île-de-France, la stratégie énergie-climat prévoit d'augmenter assez significativement la production de chaleur par géothermie à l'horizon 2030. L'aquifère des Sables de l'Albien, situé à environ 650 mètres de profondeur avec des températures de 28 à 38°C, constitue une cible intéressante pour l'exploitation de la géothermie. En revanche, des retours d'expériences sur cinq opérations sur cet objectif montrent que des problèmes techniques ou aleas altèrent le fonctionnement efficace et durable des doublets geothermiques. En effet, la capacité d'injection est souvent inférieure à celle estimée, ou diminue assez rapidement lors de l'exploitation. La réinjection de particules fines, argileuses, venant du puits producteur, et trop petites pour être filtrées, est l'une des causes considérées pour expliquer cette perte d'injectivité (Maurel et al., 2020). Afin d'optimiser le développement de l'aquifère, il convient de mieux caractériser les hétérogénéités de ce réservoir en termes de continuité ou d'épaisseur des niveaux sableux et/ou des niveaux argileux, de minéralogie, de faciès, d'argilosité des sables ou de leur granulométrie. Dans le cadre du projet ANR UPGEO, une base de données rassemblant les logs et données pétrophysiques de puits profonds d'exploration, pétroliers, géothermiques ou encore de stockage de gaz en Île-de-France a été constituée à partir de la Banque du Sous-Sol (BSS) mise à disposition sur InfoTerre par le BRGM, par notre partenaire GEOFLUID, ou encore par STORENGY. Parmi cette base, 149 puits traversant les sables de l'Albien ont été sélectionnés, comprenant au moins une diagraphie (GR) et/ou des descriptions de carottes (forage d'Orsay). Le périmètre d'étude couvre une grande partie de la région Île-de-France, et s'étend du nord de la Seine-Saint-Denis jusqu'au sud de l'Essonne et de la Seine et Marne (110 x 85km). À partir des travaux de Sévenier et Lasseur (2016), ainsi que de la description de carottes de deux forages des sites de stockage de gaz de STORENGY à Crouy-sur-Ourcq et Beynes (longueur totale de 83 m), un réexamen des faciès et séquences stratigraphiques a été réalisé.

L'étude détaillée des faciès sur carottes a permis de reconnaître 10 faciès correspondant à 4 environnements de dépôt côtiers avec une dynamique sédimentaire très marquée par les courants tidaux. Sept séquences stratigraphiques de 3ème et 4ème ordre ont ainsi été identifiées et hiérarchisées par l'analyse précise des successions verticales et latérales des faciès sur 20 transects, selon les méthodes de stratigraphie séquentielle. Les Sables de l'Albien sont formés à la base d'une succession estuarienne (Sables Verts), qui se déposent au-dessus de la discordance de l'Aptien supérieur et remplissant des paléo-vallées incisées. Puis un système deltaïque (Sables des Drillons) se met en place, suivi par un système côtier dominé par la houle (Sables de Frécambault) à l'Albien inférieur et moyen. Cette succession traduit une période transgressive après l'émersion d'une grande partie du bassin puis une période de progradation des dépôts côtiers influencés par la marée, avant un ennoiement à l'Albien moyen.

Les transects de corrélations permettent d'illustrer la géométrie des corps réservoirs et de retracer les évolutions paléo-environnementales au cours de l'Albien inférieur. A partir de ces interprétations, des cartes paléogéographiques ont été établies et un modèle 3D de faciès centré sur Paris a été réalisé, permettant de visualiser l'architecture des réservoirs. Ce travail a permis d'évaluer les faciès les moins argileux (les sables propres de shoreface), les volumes d'argiles des différents faciès, leur répartition géographique, et leurs épaisseurs.

Le modèle géologique 3D habillé en faciès pourra servir de base à la création d'un modèle réservoir afin de réaliser à terme des simulations d'écoulements hydro-thermodynamiques dans le cadre du projet.

## Références

* Maurel, C., Bugarel, F., Hamm, V., 2020. Retour d'expérience des opérations de géothermie à l'Albien et au Néocomien du Bassin de Paris (BRGM No. RP-69437-FR). BRGM.

* Sévenier, M., Lasseur, E., 2016. Géométries 3D et variations latérales des dépôts albiens du bassin de Paris: Continuité des réservoirs sableux et intégrité des niveaux argileux - Rapport final (BRGM No. RP-66377-FR).