# Évaluation du potentiel géothermique et recommandations pour le placement de doublets de forages dans les sables apto-albiens du bassin de Paris : simulations d'écoulements et classification d'attributs à l'aide d'un algorithme de clustering

Semmani Nazim, Alexandre Fornel, Deschamps Remy, Souque Christine

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Semmani Nazim, Alexandre Fornel, Deschamps Remy, Souque Christine. Évaluation du potentiel géothermique et recommandations pour le placement de doublets de forages dans les sables apto-albiens du bassin de Paris : simulations d'écoulements et classification d'attributs à l'aide d'un algorithme de clustering. 19ème Congrès Français de Sédimentologie, Association des Sédimentologistes Français, Nov 2024, Villeneuve-d'Ascq, France. pp.285-286/332. hal-05297650

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Submitted on 4 Oct 2025

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# Évaluation du potentiel géothermique et recommandations pour le placement de doublets de forages dans les sables apto-albiens du bassin de Paris : simulations d'écoulements et classification d'attributs à l'aide d'un algorithme de clustering

Nazim Semmani¹, Fornel Alexandre¹, Remy Deschamps¹, Christine Souque¹

¹ IFPEN, Géoscience, Rueil-Malmaison

Contact : nazim.semmani@ifpen.fr

Dans le cadre de la transition énergétique, de nombreuses alternatives aux énergies fossiles interviennent dans le mix énergétique. La géothermie, énergie renouvelable et faiblement carbonée, est développée en Ile-de-France depuis les années 1970 en exploitant le potentiel géothermique de l'aquifère du Dogger du Bassin de Paris à une profondeur pouvant atteindre 2000 m et où les températures avoisinent les 80°C. Par ailleurs, les sables apto-albiens, dont la profondeur maximale est de 900 m avec des températures maximales de 45°C, constituent un aquifère stratégique et un objectif pour l'exploitation de la géothermie basse température par doublets de forages avec des opérations déjà réalisées à ce jour pour alimenter des réseaux de chaleur et de froid.

L'objectif de ce travail est de proposer des recommandations de placement de doublets géothermiques dans l'aquifère des sables apto-albiens du Bassin de Paris en utilisant la classification et la hiérarchisation de paramètres, ici appelés attributs d'intérêt, liés aux hétérogénéités du réservoir, au comportement hydrodynamique de la nappe et au potentiel géothermique à l'aide d'un algorithme de clustering.

A partir d'un modèle géologique de subsurface habillé en faciès de dépôt et réalisé dans le cadre d'une thèse de doctorat dans le projet de recherche ANR UPGEO (Mas, 2024), les valeurs de la porosité ont été extraites à partir des diagraphies Gamma Ray, Neutron et de densité d'une dizaine de forages et les perméabilités ont été calculées pour chaque facies de dépôt à l'aide de lois empiriques définies dans la littérature sur l'analogue des sables de Fontainebleau (Saadi et al., 2017). Les distributions statistiques de ces propriétés ont été utilisées pour peupler le modèle géologique en propriétés pétrophysiques en utilisant la suite SKUA-GOCAD. Les paramètres thermiques des roches ont été calculés à partir de lois de mélanges disponibles dans la littérature afin de compléter le modèle réservoir. Des simulations d'écoulement ont été réalisées sur des blocs de réservoir à l'échelle du doublet (échelle du km²) à l'aide d'un outil de simulations d'écoulement interne à IFP Energies Nouvelles sur des modèles conceptuels construits à partir des données de subsurface pour évaluer le potentiel géothermique de la nappe et la durée de vie des doublets dans des conditions d'exploitation définies comme paramètres d'entrée des simulations.

La méthode de placement de puits est définie initialement pour l'optimisation du placement de puits pétroliers (Fornel & Le Ravalec, 2020) et est adaptée ici à la géothermie. Cette méthode utilise des attributs d'intérêt basés sur le modèle du réservoir et les données thermiques et dynamiques de l'aquifère disponibles dans la littérature ainsi que des attributs topologiques. Les recommandations de placement de doublets utilisent le partitionnement de données, ici les mailles de la grille du modèle du réservoir, à l'aide de l'algorithme k-means implémenté dans un code écrit sous Python. Les attributs sont hiérarchisés selon leur importance et des seuils sont définis pour générer les cartes des zones géographiques potentiellement favorables.

L'intégration des données géologiques, pétrophysiques, thermiques et dynamiques dans ce workflow et la prise en compte des incertitudes à caractériser ultérieurement montre qu'il est possible de générer des recommandations à des fins opérationnelles de zones de potentiel géothermique à même de maximiser la fonction que représente la chaleur récupérée tout au long de la durée de vie du doublet.

## Références

Fornel A., Le Ravalec M. 2020. Method for operating a subterranean formation from which a fluid is produced. U.S. Patent No 10605053.

Mas P. 2024. Géothermie dans les réservoirs silico-clastiques : Apport de l'étude d'un analogue de terrain (Grès de Roda) pour la modélisation des hétérogénéités sédimentaires du réservoir argilo-sableux de l'Albien du Bassin de Paris. Thèse de doctorat, Université Paris-Saclay.

Saadi F. A., Wolf K.-H. Kruisdijk C. v. 2017. Characterization of Fontainebleau Sandstone: Quartz Overgrowth and its Impact on Pore-Throat Framework. Journal of Petroleum & Environmental Biotechnology, 08 (03) : 1-12.