The stress field at Soultz-sous-Forêts from focal mechanisms of induced seismic events: Cases of the wells GPK2 and GPK3

The stress field at the EGS geothermal site of Soultz-sous-Forêts has been the subject of many studies, because it largely controls the response of the reservoir to fluid injection. The analysis of borehole logging data, especially breakouts and drilling-induced tension fractures, in the four geothermal wells define an average SHmax orientation ranging between 170° and 180° down to 5 km depth. It also reveals strong heterogeneities in several depth intervals. In this paper, the inversion of double-couple source mechanisms of seismic events induced during GPK2 and GPK3 stimulation tests is performed to retrieve the orientation and shape factor of the stress tensor, using the Slickenside Analysis Package of Michael, 1984, Michael, 1987a and Michael, 1987b. The results indicate a well-determined orientation of Shmin in GPK2 and in GPK3; in GPK3 Shmin is clockwise rotated by about 10°. The stress tensor defines an uniaxial extension. The results from both methods, analysis of borehole logging data and inversion of focal mechanisms, are only slightly different; the discrepancy may be due to the larger reservoir volume covered by the focal mechanisms, which can include strong stress heterogeneities.

RésuméLe champ de contraintes à Soultz-sous-Forêts, où est installé le projet EGS de Géothermie, a fait l’objet de nombreuses études, étant donné son importance dans la réponse du réservoir aux stimulations hydrauliques. L’analyse des données de diagraphie dans les puits, principalement les fractures induites durant le forage, permettent de fixer la direction de SHmax entre 170° et 180° dans le granite. Dans cet article, l’inversion des mécanismes au foyer (double-couple) des microséismes induits au cours des stimulations de GPK2 et GPK3 est réalisée à l’aide du Slickenside Analysis Package de Michael, 1984, Michael, 1987a and Michael, 1987b, afin de déterminer l’orientation et le facteur de forme du tenseur des contraintes. L’inversion montre que la direction de Shmin est bien établie dans GPK2 et GPK3. On observe une rotation horaire de 10° de cette direction de GPK2 à GPK3. Le tenseur définit une extension uniaxiale. Les résultats des deux méthodes, analyse des données de diagraphie et inversion des mécanismes au foyer, sont proches, les différences proviennent probablement du fait que le volume échantillonné par les mécanismes focaux est plus grand et inclut des hétérogénéités de contrainte.