Structure of the low permeable naturally fractured geothermal reservoir at Soultz

The permeability of the granite geothermal reservoir of Soultz is primarily related to major fracture zones, which, in turn, are connected to dense networks of small-scale fractures. The small-scale fractures are nearly vertical and the major direction is about N0°E. This direction differs from that of the Rhine Graben, which is about N20°E to N45°E in northern Alsace. A total of 39 fracture zones, with a general strike of N160°E, have been identified in six wells between 1400 and 5000 m depth. These fracture zones are spatially concentrated in three clusters. The upper cluster at 1800–2000 m True Vertical Depth (TVD) is highly permeable. At 3000–3400 m TVD, the intermediate cluster in composed of a dense network developed in an altered matrix and forms the upper reservoir. In the lower part of the wells, the deeper cluster appears as a fractured reservoir developed within a low permeable matrix. Fracture zones represent a key element to take into account for predicting the geothermal reservoir life time submitted to various thermo-hydromechanical and chemical processes generated by hydraulic or chemical stimulations and by hydraulic circulation tests related to long-term exploitation.

RésuméLe réservoir géothermique de Soultz est constitué de zones de fracture majeures connectées à un réseau dense de fractures secondaires. Les mésofractures sont pratiquement verticales et la direction majeure est à peu près nord-sud. Cette direction diffère de la direction régionale du fossé rhénan qui est localement à dominante N20°E à N45°E dans le Nord de l’Alsace. Un total de 39 zones de fracture a été identifié et caractérisé dans six puits entre 1400 et 5000 m de profondeur. Ces structures sont réparties en trois clusters suivant la profondeur. Le premier cluster à 1800–2000 m TVD (profondeur verticale) est très perméable naturellement. À 3000–3400 m TVD, le cluster intermédiaire apparaît comme un réseau plus dense dans un milieu plus altéré et constitue le réservoir supérieur. Dans la partie inférieure des puits, le cluster profond apparaît comme un réservoir fracturé développé dans une matrice très peu perméable. La caractérisation des zones de fracture représente un élément important à prendre en compte pour la prévision de la durée de vie du réservoir géothermique soumis à des processus thermo-hydromécaniques et chimiques engendrés par les stimulations hydrauliques ou chimiques et par les essais de circulations interpuits pendant l’exploitation.