[PDF] Mémoire de Magister En géophysique

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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIREREPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIREREPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIREREPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

Ministère de l"enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

UNIVERSITE M'HAMED BOUGUERRA BOUMERDES

Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie

Département de Géophysique, Génie parasismique et Phénomènes Aléatoires

Mémoire de Magister

En géophysique

Option : Géophysique et Traitement du Signal

Présenté par : OUALI SALIMA

ETUDE GEOTHERMIQUE DU SUD DE

L'ALGERIE

Soutenu le : 08-03-2006

Devant le jury composé de :

Mr. M. Djeddi : Professeur - Président - U. Boumerdes Mr. K. Baddari : Professeur - Rapporteur - U. Boumerdes Mr. A. Khellaf : Directeur de recherche - Examinateur - CDER Mr. M. Benziada : Chargé de recherche - Examinateur - CDER Mr. K. Zellouf : Chargé de cours - Examinateur- U. Boumerdes

ANNEE 2004/2005

Je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance à tous les membres de juryJe tiens à exprimer ma profonde reconnaissance à tous les membres de juryJe tiens à exprimer ma profonde reconnaissance à tous les membres de juryJe tiens à exprimer ma profonde reconnaissance à tous les membres de jury : : : :

- Mr. Djeddi Mabrouk Professeur à l"université de Boumerdes., pour avoir accepté de Mr. Djeddi Mabrouk Professeur à l"université de Boumerdes., pour avoir accepté de Mr. Djeddi Mabrouk Professeur à l"université de Boumerdes., pour avoir accepté de Mr. Djeddi Mabrouk Professeur à l"université de Boumerdes., pour avoir accepté de

présider le présider le présider le présider le jury.jury.jury.jury.

- Mr. Baddari Kamel Mr. Baddari Kamel Mr. Baddari Kamel Mr. Baddari Kamel Professeur à l"université de Boumerdes pour avoir accepté mon Professeur à l"université de Boumerdes pour avoir accepté mon Professeur à l"université de Boumerdes pour avoir accepté mon Professeur à l"université de Boumerdes pour avoir accepté mon

encadrement et pour l"intérêt qu"il a porté à l"avancement de ce travailencadrement et pour l"intérêt qu"il a porté à l"avancement de ce travailencadrement et pour l"intérêt qu"il a porté à l"avancement de ce travailencadrement et pour l"intérêt qu"il a porté à l"avancement de ce travail........

- Mr. Khellaf Abdellah, Directeur de recherche au CDER pour avoir proposé le sujet et Mr. Khellaf Abdellah, Directeur de recherche au CDER pour avoir proposé le sujet et Mr. Khellaf Abdellah, Directeur de recherche au CDER pour avoir proposé le sujet et Mr. Khellaf Abdellah, Directeur de recherche au CDER pour avoir proposé le sujet et

pour son suivi continuel. pour son suivi continuel. pour son suivi continuel. pour son suivi continuel.

- Mr. Benziada Mabrouk Docteur au CDER pour son aide et pour avoir accepté Mr. Benziada Mabrouk Docteur au CDER pour son aide et pour avoir accepté Mr. Benziada Mabrouk Docteur au CDER pour son aide et pour avoir accepté Mr. Benziada Mabrouk Docteur au CDER pour son aide et pour avoir accepté

d"examiner ce mémoire. d"examiner ce mémoire.d"examiner ce mémoire.d"examiner ce mémoire.

- Mr. Zellouf Khemissi Docteur à l"université de Boumerdes pour avoir accepté Mr. Zellouf Khemissi Docteur à l"université de Boumerdes pour avoir accepté Mr. Zellouf Khemissi Docteur à l"université de Boumerdes pour avoir accepté Mr. Zellouf Khemissi Docteur à l"université de Boumerdes pour avoir accepté

d"examiner ce mémoire. d"examiner ce mémoire.d"examiner ce mémoire.d"examiner ce mémoire.

Il m"est agréable de remercier très respectueusement touIl m"est agréable de remercier très respectueusement touIl m"est agréable de remercier très respectueusement touIl m"est agréable de remercier très respectueusement toute personne qui a aidé a la te personne qui a aidé a la te personne qui a aidé a la te personne qui a aidé a la

réalisation de ce réalisation de ce réalisation de ce réalisation de ce travail :travail :travail :travail : - Mr. Belhamel MaMr. Belhamel MaMr. Belhamel MaMr. Belhamel Ma

ïïïïouf Directeur du CDER pour toute l"aide et les facilités qu"il m"a ouf Directeur du CDER pour toute l"aide et les facilités qu"il m"a ouf Directeur du CDER pour toute l"aide et les facilités qu"il m"a ouf Directeur du CDER pour toute l"aide et les facilités qu"il m"a

procurés dans mon travail, qu"il trouve ici l"expression de ma profonde gratitude.procurés dans mon travail, qu"il trouve ici l"expression de ma profonde gratitude.procurés dans mon travail, qu"il trouve ici l"expression de ma profonde gratitude.procurés dans mon travail, qu"il trouve ici l"expression de ma profonde gratitude.

- Mr. Mr. Mr. Mr. Bouguern Bouguern Bouguern Bouguern AbdeAbdeAbdeAbdelhafidlhafidlhafidlhafid, Docteur, Docteur, Docteur, Docteur et chef du département de géophysique à l"université et chef du département de géophysique à l"université et chef du département de géophysique à l"université et chef du département de géophysique à l"université

de Boumerdes pour m"avoir toujours conseillée et orientée dans mon travail. de Boumerdes pour m"avoir toujours conseillée et orientée dans mon travail. de Boumerdes pour m"avoir toujours conseillée et orientée dans mon travail. de Boumerdes pour m"avoir toujours conseillée et orientée dans mon travail.

- Mr. Fekraoui Amor chef de division géothermie du CDER. Mr. Fekraoui Amor chef de division géothermie du CDER. Mr. Fekraoui Amor chef de division géothermie du CDER. Mr. Fekraoui Amor chef de division géothermie du CDER.

- MMMM

elle elle elle elle Kedaid Fatma Zohra et MKedaid Fatma Zohra et MKedaid Fatma Zohra et MKedaid Fatma Zohra et Melle elle elle elle Rezig Saida de la division Rezig Saida de la division Rezig Saida de la division Rezig Saida de la division géothermie du CDER géothermie du CDER géothermie du CDER géothermie du CDER

pour toute l"aide qu"elles m"ont apportée durant la réalisation de ce projet et pour pour toute l"aide qu"elles m"ont apportée durant la réalisation de ce projet et pour pour toute l"aide qu"elles m"ont apportée durant la réalisation de ce projet et pour pour toute l"aide qu"elles m"ont apportée durant la réalisation de ce projet et pour

m"avoir fait profité de leurs connaissances.

m"avoir fait profité de leurs connaissances.m"avoir fait profité de leurs connaissances.m"avoir fait profité de leurs connaissances.

- Mr. Ayad Abdelmalek ainsi que Mr Bouchoul Cherif du département d"hydrogéologie de Mr. Ayad Abdelmalek ainsi que Mr Bouchoul Cherif du département d"hydrogéologie de Mr. Ayad Abdelmalek ainsi que Mr Bouchoul Cherif du département d"hydrogéologie de Mr. Ayad Abdelmalek ainsi que Mr Bouchoul Cherif du département d"hydrogéologie de

l"ANRH pour leur aide et toutes les facilités qu"ils m"ont l"ANRH pour leur aide et toutes les facilités qu"ils m"ont l"ANRH pour leur aide et toutes les facilités qu"ils m"ont l"ANRH pour leur aide et toutes les facilités qu"ils m"ont apportés.apportés.apportés.apportés.

- Mr. Benhamroura , M.r Aitouche ,Mme Acheley , Mr. Djeddi , Mr. Baiche pour Mr. Benhamroura , M.r Aitouche ,Mme Acheley , Mr. Djeddi , Mr. Baiche pour Mr. Benhamroura , M.r Aitouche ,Mme Acheley , Mr. Djeddi , Mr. Baiche pour Mr. Benhamroura , M.r Aitouche ,Mme Acheley , Mr. Djeddi , Mr. Baiche pour avoir avoir avoir avoir

veillé à notre form veillé à notre formveillé à notre formveillé à notre formationationationation.... - MMMM

elleelleelleelle Sid Zohra Bibliothécaire au CRAAG pour m"avoir aidée dans toutes les Sid Zohra Bibliothécaire au CRAAG pour m"avoir aidée dans toutes les Sid Zohra Bibliothécaire au CRAAG pour m"avoir aidée dans toutes les Sid Zohra Bibliothécaire au CRAAG pour m"avoir aidée dans toutes les

circonstances.

- MMMMelleelleelleelle Daoo Hafida du département Eolien du CDER pour son aide et sa grande Daoo Hafida du département Eolien du CDER pour son aide et sa grande Daoo Hafida du département Eolien du CDER pour son aide et sa grande Daoo Hafida du département Eolien du CDER pour son aide et sa grande

générosité. générosité. générosité. générosité. - MMMM

elleelleelleelle Lallama Samira du Service documentation Lallama Samira du Service documentation Lallama Samira du Service documentation Lallama Samira du Service documentation CRAAG.CRAAG.CRAAG.CRAAG.

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ellellellelles : Izli Fatiha, Oukid SamiaIzli Fatiha, Oukid SamiaIzli Fatiha, Oukid SamiaIzli Fatiha, Oukid Samia , Mekhaldi Chahra, Chaouche Yamina et Bourouis , Mekhaldi Chahra, Chaouche Yamina et Bourouis , Mekhaldi Chahra, Chaouche Yamina et Bourouis , Mekhaldi Chahra, Chaouche Yamina et Bourouis

Saliha de l"université de Boumerdes

Saliha de l"université de BoumerdesSaliha de l"université de BoumerdesSaliha de l"université de Boumerdes .

Sommaire

LISTE DES FIGURES ET DES TABLEAUX ................................................................................................... 6

INTRODUCTION GENERALE ......................................................................................................................... 9

1. Travaux antérieurs ........................................................................................................................................... 9

2. Présentation de l'étude .................................................................................................................................... 9

CHAPITRE I ....................................................................................................................................................... 11

GENERALITES SUR LA GEOTHERMIE .................................................................................................... 11

I.1 Introduction ............................................................................................................................................... 11

I.2 Types de gisements géothermiques .......................................................................................................... 11

I.3 Types de géothermie .................................................................................................................................. 12

I.3.1 La géothermie haute énergie ............................................................................................................. 12

I.3.2 La géothermie basse énergie .............................................................................................................. 12

I.3.3 La géothermie très basse énergie ....................................................................................................... 13

I.3.4 Géothermie roche chaude sèche (HDR) ............................................................................................ 13

I.5 Forage géothermique ................................................................................................................................. 13

I.6 La géothermie dans le monde ................................................................................................................... 14

I.6.1 Les applications .................................................................................................................................. 14

I.6.2 La capacité énergétique ..................................................................................................................... 15

I.6.3 La géothermie en Algérie ................................................................................................................... 16

I.6.4 L'expérience tunisienne .................................................................................................................... 18

CHAPITRE II ..................................................................................................................................................... 19

GEOLOGIE ......................................................................................................................................................... 19

II.1 Situation .................................................................................................................................................... 19

II.2 Relief ......................................................................................................................................................... 19

II.3 Stratigraphie ............................................................................................................................................. 21

II.3.1 Le Paléozoïque ................................................................................................................................... 21

II.3.2 Le Mésozoïque ................................................................................................................................... 21

II.3.3 Le Cénozoïque .................................................................................................................................. 22

II.3.4 Le Quaternaire .................................................................................................................................. 22

II.4 Evolution tectonique ................................................................................................................................ 24

II.4.1 La phase panafricaine ....................................................................................................................... 24

II.4.2 La phase calédonienne ...................................................................................................................... 24

II.4.3 La phase hercynienne ....................................................................................................................... 24

II.4.4 La phase post-hercynienne .............................................................................................................. 25

II.4.5 La phase Autrichienne ..................................................................................................................... 25

CHAPITRE III .................................................................................................................................................... 26

HYDROGEOLOGIE .......................................................................................................................................... 26

III.1 Climat et hydrographie ......................................................................................................................... 26

III.2 Système aquifère du Sahara septentrional ........................................................................................... 27

III.3 Ressources en eau du Sahara algérien ................................................................................................ 31

III.3.1 Le Complexe Terminal .................................................................................................................... 31

III.3.2 Le Continental Intercalaire ........................................................................................................... 32

CHAPITRE IV .................................................................................................................................................... 35

CARRACTERISTIQUES DE LA NAPPE ALBIENNE ................................................................................. 35

IV.1 Introduction ............................................................................................................................................ 35

IV.2 Analyse et traitements de données........................................................................................................ 35

IV.2.1 Le dépouillement ............................................................................................................................. 35

IV.2.2 Coordonnées de forages................................................................................................................... 36

IV.2.3 Cartographie des points d'eau ........................................................................................................ 37

IV.2.4 Fiche de forages................................................................................................................................ 38

IV.2.5 Les données ...................................................................................................................................... 38

IV.3 Caractéristiques géométriques du réservoir ......................................................................................... 41

IV.3.1 Limites géographiques du réservoir ............................................................................................... 41

IV.3.2 Profondeur du réservoir .................................................................................................................. 43

IV.3.3 Epaisseur du réservoir.................................................................................................................... 46

IV.4 Caractéristiques de la nappe .................................................................................................................. 46

IV.4.1 Niveau piézometrique de la nappe .................................................................................................. 46

IV.4.2 Débit des eaux .................................................................................................................................. 46

IV.5 Caractéristiques physico-chimiques du fluide géothermique ............................................................. 48

IV.5.1 Température ..................................................................................................................................... 49

IV.5.2 Résidus secs ...................................................................................................................................... 51

IV.5.3 Faciès chimique ............................................................................................................................... 53

IV.5.4 pH des eaux ..................................................................................................................................... 54

CHAPITRE V ...................................................................................................................................................... 55

EXPLOITATION DES EAUX ........................................................................................................................... 55

V.1 Mode d'exploitation ................................................................................................................................. 55

V.2 Les prélèvements ...................................................................................................................................... 56

V.3 Les problèmes rencontrés dans l'exploitation........................................................................................ 60

V.3.1 L'entartrage ....................................................................................................................................... 60

V.3.2 La remonte des eaux de la nappe phréatique ................................................................................. 61

CHAPITRE VI .................................................................................................................................................... 63

GRADIENT GEOTHERMIQUE ...................................................................................................................... 63

VI.1 Introduction ............................................................................................................................................ 63

VI.2 Carte de gradient géothermique ............................................................................................................ 63

VI.2.1 Interprétation de la carte de gradient ............................................................................................ 64

VI.3 Graphes (Température - Profondeur) ................................................................................................. 64

VI.3.1 Interprétation des graphes .............................................................................................................. 66

CHAPITRE VII .................................................................................................................................................. 67

FLUX DE CHALEUR ........................................................................................................................................ 67

VII.1 Introduction ........................................................................................................................................... 67

VII.2 Classification des systèmes géothermiques conductifs ...................................................................... 68

VII.3 Carte de flux de chaleur....................................................................................................................... 72

VII.3.1 Description du phénomène de conduction ................................................................................... 72

VII.3.2 Réalisation ...................................................................................................................................... 73

VII.3.3 Interprétation ................................................................................................................................. 76

CONCLUSION GENERALE ............................................................................................................................ 78

BIBLIOGRAPHIE .............................................................................................................................................. 80

ANNEXE ......................................................................................................................... Erreur ! Signet non défini.

LISTE DES FIGURES ET DES TABLEAUX

1) Liste des figures

- Fig. 1 : Situation géographique de la région d'étude - Fig. 2 : Carte montrant les reliefs sahariens - Fig. 3 : Colonne stratigraphique type du Sahara algérien Nord oriental d'après

Boudjemaa A., 1987.

- Fig. 4 : Les unités hydrogéologiques du Sahara algérien - Fig. 5 : Extension géographique du système aquifère du Sahara septentrional - Fig. 6 : Débit des prélèvements en A) Algérie B) Tunisie C) Libye D) Total - Fig. 7 : Carte hydrogéologique du Sahara algérien d'après (Mehdid A., 1988). - Fig. 8 : Distribution géographique des points d'eau consultés. - Fig. 9 : Limites géographiques des nappes du Continental Intercalaire et du

Complexe Terminal.

- Fig. 10 : Carte des profondeurs de la nappe albienne - Fig. 11 : Courbe (Distance - Profondeur) de la nappe du Continental Intercalaire - Fig. 12 : Carte des niveaux piezometriques de la nappe du Continental Intercalaire - Fig. 13: Distribution géographique des débits de forages - Fig. 14: Carte des températures des eaux de la nappe du Continental Intercalaire. - Fig. 15 : Courbe (Température des eaux -Profondeur) - Fig. 16 : Carte des résidus secs de la nappe albienne - Fig. 17 : Carte des pH du fluide géothermal - Fig. 18 : Refroidisseur d'eau de l'Albien - Fig. 19 : Image de la foggara - Fig. 20 : Forage albien - Fig. 21 : Débit des prélèvements au niveau de l'Albien dans les principales villes du

Sud algérien

- Fig. 22 : A) et B) Entartrage de canalisation - Fig. 23 : Remontée des eaux de la nappe phréatique Touggourt - Fig. 24 : Carte de gradient géothermique du Sud algérien - Fig. 25 : Courbes de variation (température- profondeur) au niveau des forages; ER-1,

CBM-1,HBZ-1,TO1, AM-1.

- Fig. 26 : Forage ER-1 - Fig. 27: Forage AM-1 - Fig. 28 : Systèmes géothermales type dominé par conduction - Fig. 29 : Système géothermales type bassin sédimentaire - Fig.30 : Systèmes géothermiques type Eau météorique à circulation profonde - Fig. 31 : Système géothermique type eau chaude dominée - Fig. 32: Systèmes géothermales type vapeur dominée - Fig. 33 : Système géothermique type magmatique à haute température - Fig. 34 : Carte du flux de chaleur du Sud algérien

2) Liste des tableaux

- Tableau 1 : Les utilisations de la géothermie à travers le monde. - Tableau 2 : Evolution de la capacité géothermique installée dans le monde pour la production d'électricité en MWe (EurObserv'ER, août 2003) - Tableau 3 : Principales Caractéristiques de quelques sources thermales du Nord de l'Algérie - Tableau 4 : Les phases tectoniques de la plate-forme saharienne. - Tableau 5 : Historique des prélèvements (l/s) sur l'ensemble de la nappe albienne. - Tableau 6 : Répartition des forages du Continental Intercalaire par wilayas et la disponibilité des fiches de forages - Tableau 7 : Répartition des forages du Complexe Terminal par wilayas et la disponibilité des fiches de forages - Tableau 8 : Coordonnées géographiques et numéros de fuseau. - Tableau 9 : Profondeur et débit de quelques forages ayant atteint l'aquifère du

Continental Intercalaire.

- Tableau 10 : Caractéristiques physiques du fluide géothermale et niveau piézométrique de la nappe albienne - Tableau 11 : Résultats d'analyses des éléments chimiques majeures présents dans l'eau de quelques forages albiens - Tableau 12 : Profondeurs de la nappe dans quelques villes du Sud algérien - Tableau 13 : Epaisseurs de la nappe du Continental Intercalaire dans quelques villes du Sud algérien - Tableau 14 : Faciès chimique de la nappe albienne - Tableau 15 : Historique des prélèvements en Algérie (1960 -1998). - Tableau 16 : Liste des forages utilisés pour établir les graphes T=f (P) - Tableau 17: Les conductivités thermiques des principaux constituants en Wm -1 °C-1 Tiré de Horai, K.I.1971 ; Brigaut, F. et al 1989 - Tableau 18 : Flux de chaleur au niveau de quelques forages

INTRODUCTION GENERALE

1. Travaux antérieurs

Le Sahara algérien a fait l'objet de plusieurs études hydrogéologiques et géologiques, en vue de l'exploration de la nappe du Continental Intercalaire

En 1960, A. Cornet a achevé l'étude hydrogéologique du Sahara algérien qui est toujours

considérée comme une référence dans le domaine. Elle comporte les divers aspects

géologiques et hydrogéologiques des nappes aquifères dans le Sahara d'Algérie.

Suite à ces nombreux travaux, une autre vaste étude de la nappe est engagée en collaboration

entre l'Algérie et la Tunisie sous l'égide de l'Unesco entre 1968 et 1972. D'importants

moyens matériels et humains sont alors déployés dans le cadre du projet ERESS : Etude des ressources en eau du Sahara septentrional. Cette étude couvre une superficie de 800 000 km

2 et concerne l'Algérie et la Tunisie.

Une actualisation de l'étude ERESS est réalisée et présentée en 1981 dans le rapport PNUD : Actualisation de l'étude des ressources en eau du Sahara septentrional

L'objectif principal de ces dernières études est l'évaluation de la demande en eau des régions

sahariennes entre 2000 et 2010 dans le but de construire un modèle mathématique du

Continental Intercalaire dont les résultats permettront une meilleure exploitation des eaux du Continental Intercalaire tout en minimisant l'impact sur l'environnement.

2. Présentation de l'étude

La présente étude a été réalisée au niveau de la division géothermie du CDER (Centre

de Développement des Energies Renouvelables).

Elle rentre dans le cadre de la recherche géothermique qui a pour objectif principale

l'évaluation du potentiel géothermique de l'Algérie. L'énergie géothermique est l'une des plus importantes sources d'énergies renouvelables dans le monde. Les utilisations de cette énergie sont multiples. Elles vont des utilisations directes

telles que la pisciculture, le chauffage des serres et la balnéothérapie aux utilisations

industrielles telle que la production d'électricité.

L'Algérie, de part sa situation géographique (zone à forte activité tectonique) est considérée

parmi les pays riches en eaux thermominérales. Si le potentiel des ressources géothermiques du Nord de l'Algérie est bien connu, pour le Sud algérien aucune étude détaillée n'a été encore menée.

La région de la présente étude se situe dans le Sud algérien ; plus exactement dans la partie

Nord du Sahara algérien.

Le but principal de ce travail est l'évaluation du potentiel géothermique du Sud algérien à

travers une esquisse du gradient géothermique et du flux de chaleur.

Dans cette étude, dans un premier stade, nous avons exploité surtout les données

géophysiques de forages pétroliers et hydrogéologiques. Les principaux points qui ont été développés dans ce mémoire sont : - Une introduction sur le domaine de la géothermie qui est principalement destinée à

présenter la géothermie pour le lecteur, à travers un historique sur la géothermie, et les

divers domaines d'intérêt de cette nouvelle science. - Un aperçut sur la place de la géothermie dans le monde. Cette partie donnera une idée sur les différentes réalisations dans le domaine de l'exploitation de la géothermie dans le monde et les projets futurs pour cette science. - Une présentation de la géothermie en Algérie. Cette partie nous illuminera sur quelques

réalisations dans le domaine de la recherche géothermique en Algérie suivie par les

applications déjà entreprises dans ce contexte.

- Une synthèse géologique et hydrogéologique qui permet de situer la région d'étude et de

lui approprier ces différentes caractéristiques géologiques et hydrogéologiques à la

lumière des anciens travaux. - Une partie concernant l'analyse et le traitement des données utilisées pour l'élaboration des différentes cartes. - Cartographie détaillée qui comporte : • Un inventaire des points d'eau.

• Les caractéristiques géométriques du réservoir géothermique à savoir : (position,

limites géographiques, profondeur, extension...etc.). • Les caractéristiques de la nappe d'eau (niveau piézométrique, débit) • Caractéristiques physico-chimiques du fluide géothermale telles que (Température, résidus secs, faciès chimique, PH....etc. ).

- Mise en évidence des zones d'intérêt géothermique à travers les cartes de flux de chaleur

et de gradient géothermique.

- Cette étude se termine par une interprétation des résultats obtenus suivie d'une

conclusion.

CHAPITRE I

GENERALITES SUR LA GEOTHERMIE

I.1 Introduction

La géothermie s'intéresse à l'étude des phénomènes thermiques de la terre qui sont liés à la formation et à la composition du globe (www.wikipidia .org).

La terre est chaude. La chaleur terrestre qui se propage à travers la croûte continentale (appelé

flux de chaleur) n'est pas homogène; le flux de chaleur varie donc d'un endroit à un autre.

En présence d'un flux de chaleur élevé les eaux souterraines se réchauffent et se transforment

en eau thermale. Les eaux deviennent chaudes et remontent en surface sous différentes formes. Ces formes peuvent êtres : - Geysers : Dans les pays volcaniques, l'eau bouillante jaillit à la surface sous forme de jets atteignant jusqu'à 50 m de haut. Exemple : Les geysers d'Islande, de Nouvelle-Zélande ou de Californie ; - Fumerolles : Ce sont des fentes à partir desquelles des gaz volcaniques, la plupart du temps vapeur d'eau, s'échappent vers l'atmosphère.

Exemple: Fumerolles en Italie à Larderello ;

- Sources thermales : Ce sont des émanations d'eau, de vapeur d'eau et d'anhydride

carbonique à température élevée. Elles doivent leur origine à des émanations de vapeur

d'eau provenant de zones profondes qui, lorsqu'elles atteignent les couches superficielles,

se refroidissent et se condensent, donnant naissance à des eaux de températures très

élevées. (www. http://mendeleiev.cyberscol.qc.ca/chimisterie) Exemple : Les sources thermales du Nord de l'Algérie.

L'exploration géothermique s'intéresse essentiellement à définir et à classer, la source de

chaleur, le réservoir géothermique et le fluide géothermique.

I.2 Types de gisements géothermiques

A travers le monde, il existe trois catégories de gisements géothermiques : - Les gisements géothermiques des zones volcaniques récentes : Ce type de gisement se caractérise par l'existence en profondeur d'une chambre magmatique très chaude (1300°C) (Cristopher, H., Armstead, H., 1978) qui représente la source de chaleur naturelle. Cette chambre magmatique cède sa chaleur aux couches géologiques

superficielles. Dans ce cas, les eaux sont très chaudes; elles sont plus adaptées à la

production d'électricité. Parmi les pays concernés par ce type de gisements, on peu nommer la Nouvelle-Zélande et l'Islande - Les gisements des zones de plate forme continentales stables, recouvertes de terrains sédimentaires. Dans ce type de gisement il n'existe pas de source de chaleur particulière en profondeur, mais la chaleur est uniquement due au gradient géothermique. Dans ce cas

les réserves sont généralement très profondes et leur exploitation nécessite la réalisation

de forages. Ce type de gisements est rencontré en France ( les bassins parisien et aquitain) et en Algérie ( le bassin du Sahara septentrional.) - Les gisements géothermiques des zones continentales actives : Dans ce troisième cas, les eaux résultent de la circulation d'eau thermale à travers les failles et les discontinuités géologiques et arrivent en surface sous forme de sources. On retrouve ce type de gisement en Algérie, à travers les diverses sources thermales qui jaillissent au Nord.

Exemple : Hammam Bouhadjar

Suivant leurs thermalismes, ces gisements géothermiques sont classés en deux types de champs géothermiques : - Les champs hyperthermiques : Concernent la première catégorie de gisements correspondants aux gisements géothermiques des zones volcaniques récentes. - Les champs semi-thermiques : Concernent la deuxième et la troisième catégorie de gisements correspondant aux gisements des zones de plate forme continentales stables, recouvertes de terrains sédimentaires et aux gisements géothermiques des zones continentales actives.

I.3 Types de géothermie

L'exploitation de la géothermie dépends du type de gisements et du fluide géothermique existant, ainsi, se distingue trois types de géothermie dans le monde :

I.3.1 La géothermie haute énergie

La géothermie haute énergie, exploite les gisements de vapeur sèche ou humide (mélange

eau et vapeur). Ces gisements se caractérisent par des températures supérieures à 150°C

(BRGM, 1978).

On rencontre cette géothermie haute énergie dans les régions volcaniques (volcans) et

sismiques (frontières de plaques) ou le gradient géothermique est particulièrement élevé.

La géothermie haute énergie est destinée principalement à la production d'électricité. La

vapeur, qui est puisée dans le réservoir géothermique, est déchargée dans une turbine, reliée à

un alternateur pour la production d'électricité. La vapeur sèche est directement utilisée alors que la vapeur humide qui est plus fréquente nécessite l'utilisation d'un séparateur. Un exemple de ce type de géothermie est donné par la centrale de Bouillante en Guadeloupe-

France.

I.3.2 La géothermie basse énergie

La géothermie basse énergie se caractérise par une température comprise entre 30°C et

150° C, elle est rencontrée à une profondeur moyenne de 1000 à 2500 m , dans les formations

perméables remplies d'eau situées principalement dans les bassins sédimentaires de grandes dimensions. Elle est destinée principalement au chauffage urbain et au chauffage de serres.

I.3.3 La géothermie très basse énergie

La géothermie très basse énergie est rencontrée à de faibles profondeurs (nappes

phréatiques) ou la température est de l'ordre de 10 à 30°C. Elle est utilisée entre autre pour

la pisciculture, l'horticulture et le séchage de produits agricoles. (Voir L'encyclopédie Wikipidia, 2006 ).

I.3.4 Géothermie roche chaude sèche (HDR)

D'autres techniques en géothermie ont été mises, c'est la géothermie roche chaude sèche ou Hot Dry Rock ou la géothermie HDR (www.ciel.org.). La technique consiste d'abord à prospecter les cites géothermiques favorables qui sont les sites renfermant des roches sèches en profondeur (moins de 6 km), tels que les granites. De l'eau froide sous forte pression est injectée par la suite en profondeur dans des puits ou

forages d'injection. L'eau élargit les fissures dans les massifs rocheux. Elle acquiert ainsi une

forte quantité de chaleur, puis elle remonte en surface par un forage production.

Avant de re-injecter cette eau dans le forage, ses calories sont récupérées et exploitées au

niveau d'une centrale géothermique. Le circuit ainsi formé peut produire une importante quantité d'énergie géothermique. Depuis vingt cinq ans, plusieurs projets de recherches sont menés dans ce domaine surtout aux Etas-Uni, au Japon et en Europe. Parmi ces projets, celui de l'union européenne, il est

destiné à la création d'une centrale géothermique à Soultz-sous-forêts (Alsace -France).

Cependant d'autres progrès dans l'exploitation restent à accomplir pour maîtriser ce type de

gisement qui peut représenter l'essentiel du potentiel géothermique dans le monde compte tenu du fait de la grande répartition de roches chaudes en profondeur.

I.5 Forage géothermique

L'exploitation de la géothermie nécessite l'existence en profondeur de la terre de deux paramètres importants la chaleur et l'eau. En effet c'est l'eau qui permet de véhiculer cette chaleur profonde en surface.

L'eau contenue dans les réservoirs géothermiques est remontée à la surface grâce à un

forage ; le plus fréquent est le forage Rotary (BRGM, 1978) Si la pression dans le gisement est insuffisance pour que le forage soit artésien, la production

peut s'établir par l'intermédiaire d'une pompe. Une fois l'eau géothermale utilisée, elle est

soit rejetée dans l'environnement si l'eau n'est pas salée. Dans le cas contraire, elle est

réinjectée dans la nappe d'origine à l'aide d'un puits de ré-injection.

Le forage rotary nécessite l'emploi d'un fluide de forage préparé sur le chantier. Dans le cas de

la circulation directe, le fluide est injecté en continu sous pression dans les tiges creuses de la

ligne de sonde, il sort par les évents de l'outil et remonte à la surface dans l'espace annulaire

(entre les tiges et les parois du trou). (Jay F.K., Richard G.B., Ken F., Dennis G. Elliot Z., 1979).

Avantages :

- La profondeur du forage peut être très importante, pendant l'exécution de celui -ci , il n'y a

pas de perturbation par les terrains peu stables ou plastiques, sous réserve de l'utilisation d'un

fluide de forage adapté. - Ce système permet un bon contrôle des paramètres de forage (poids de l'outil, vitesse de

rotation, qualité de la boue, débit d'injection de la boue) en fonction des terrains à traverser.

- Le forage rotary entraîne une consolidation des parois en terrains meubles par dépôt d'un

cake.

I.6 La géothermie dans le monde

I.6.1 Les applications

La plus ancienne application des sources thermales est la balnéothérapie. Elle fut utilisée par les grecs, les turques, les romains...etc.

La plus importante exploitation de la géothermie est dans le domaine de la production

d'électricité. En 1904, le prince Piero Ginori Conti promu cette industrie pour la première fois

dans le monde à Larderello en Italie.

C'est donc grâce à l'Italie qu'un élan considérable dans le domaine de l'exploitation de

l'énergie géothermique a été accompli.

Après un demi-siècle, la nouvelle Zélande commença alors la production de l'énergie

géothermique; suivie par la suite, par les Etas Unis en Californie notamment et à Sans

Francisco en particulier.

Depuis, bien d'autres pays ont à leurs tours investis dans ce domaine, c'est le cas du Japon, du Mexique, du Salvador, de l'Islande et de la Turquie.

Les utilisations de la géothermie dans le monde sont nombreuses. Elles sont résumées dans le

tableau 1 suivant (diagramme de Lindal ) : Tableau 1: Les utilisations de la géothermie à travers le monde.

T(°C) Domaines d'utilisation

200

Production

d'électricité par la méthode conventionnelle

190 Réfrigération par absorption

180 Préparation de pâte à papier

quotesdbs_dbs41.pdfusesText_41

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