Impact de la saignée

Un des objectifs de cette étude était d’identifier l’impact de la saignée sur les processus géo- chimiques au sein du puits. L’hypothèse initiale était que la saignée est capable de réduire le taux de précipitation de la calcite au sein du PCP, puisqu’elle limite les variations de tempé-

rature et qu’elle évacue une partie des ions en solution. Diverses simulations ont permis de vérifier cette hypothèse.

Les résultats ont démontré que l’évolution de la température et de la concentration en calcium au sein du puits est similaire pour les deux types d’aquifère, lorsque la saignée est active. Ces observations sont en désaccords avec les résultats obtenus par Nguyen et al. (2015b), men- tionnant qu’une zone fracturée a un effet bénéfique sur le coefficient de performance de la pompe à chaleur, lorsque la saignée est active. Concernant l’approche utilisée pour modéliser la saignée, le modèle de Nguyen et al. (2015b) est plus fidèle à la réalité, puisqu’elle est acti- vée uniquement lorsqu’elle est nécessaire thermiquement. Cette différence est donc justifiée par le fait qu’une saignée constante de 10 % est utilisée dans les simulations réalisées dans le cadre de cette thèse. En vue de la complexité du modèle développé et pour une première étude THG d’un puits à colonne permanente, une saignée constante a été jugée suffisante.

D’autre part, en réalité, l’impact de la saignée sur les processus géochimiques au sein du puits pourrait être différent des résultats présentés dans cette thèse, puisqu’un aquifère composé d’une seule fracture horizontale n’est pas réaliste. Cependant, il était essentiel d’analyser l’influence d’une seule fracture avant d’investiguer l’effet d’une multitude de fractures. Le modèle peut toutefois être aisément modifié, afin de simuler le nombre de fracture souhaité.

Il a été mentionné que la calcite peut précipiter sur la paroi du forage et/ou sur les particules en suspension qui par advection et/ou gravité vont s’accumuler dans la chambre de sédimen- tation à la base du puits. Le modèle permet d’identifier dans quelles zones du puits la calcite précipite, mais il ne différencie pas la fraction qui reste sur la paroi du forage de celle qui s’amoncelle à la base du puits. Les deux scénarios ont donc été considérés pour définir dans quelles situations la précipitation de la calcite peut être problématique. Dans tous les cas étudiés, la calcite précipite principalement à l’entrée du puits, entre 0 et 10 m de profondeur, soit entre le tube de prélèvement et la formation géologique. Les résultats ont démontré que lorsque le puits est installé dans un aquifère poreux ou fracturé, le taux de précipitation est plus faible à l’entrée du puits, lorsque la saignée est active. De ce fait, si la calcite s’accumule uniquement sur la paroi du forage, la saignée peut être avantageuse. Cependant, si la totalité de la calcite s’amoncelle dans la chambre de sédimentation, elle peut potentiellement être néfaste, car la base du puits est à l’équilibre chimique. Sans saignée, la calcite se dissout à la base de l’ouvrage, réduisant l’accumulation minérale.

Étant donné que les masses de calcite sont très faibles au sein du puits après une année d’opé- ration, il a été difficile d’illustrer clairement l’effet de la saignée sur le taux de précipitation de la calcite. Cependant, le fait que le taux de précipitation soit plus faible à l’entrée du puits fermé à l’atmosphère, lorsque la saignée est active, suggère que l’accumulation de la calcite au sein des équipements hors sol (échangeur de chaleur, tuyauterie, etc.) pourrait également être plus faible, lorsque la saignée est active. Étant donné que les volumes sont restreints au sein de ces équipements et qu’ils sont plus rapidement colmatables, la précipitation de la calcite pourrait être davantage problématique. De ce fait, la saignée pourrait être béné- fique pour réduire l’accumulation de la calcite au sein des équipements hors sol. Des travaux supplémentaires devront toutefois être entrepris pour valider cette hypothèse.

8.4 Impact du dégazage du CO2

Pour se rapprocher de la réalité, un flux de CO2 a été ajouté au sommet du puits. L’impact du dégazage a ainsi pu être analysé, lorsque le PCP, opéré avec et sans saignée, est installé dans un aquifère fracturé. Les résultats ont démontré que l’augmentation du pH, ainsi que la diminution de la concentration en H2CO3 à la suite du dégazage favorisent la précipitation de la calcite au sein du puits. Par conséquent, la calcite précipite tout au long de l’année à l’entrée du puits, alors que sans dégazage, elle précipite l’été et se dissout l’hiver. Ce com- portement est observé avec et sans saignée. Cependant, sans saignée, ce phénomène n’est pas inquiétant au sein du puits, puisque la réserve en CO2 aqueux s’épuise au fil du temps, réduisant le dégazage et par conséquent le taux de précipitation.

Les deux cas investigués comprennent une saignée nulle et une saignée constante de 10%. Cependant, en réalité, le débit de saignée est variable et des résultats différents pourraient être observés. Par exemple, il a été démontré qu’en présence d’un dégazage de CO2, la calcite précipite au sein de la fracture uniquement lorsque la saignée n’est pas en fonction. L’écoulement d’eau souterraine proche de l’équilibre chimique au sein de la fracture lorsque la saignée est active empêche l’accumulation de la calcite. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour définir si en opérant une saignée variable, la calcite a suffisamment de temps pour précipiter au sein de la fracture lorsque la saignée n’est pas en fonction ou si le cas présentant une saignée variable s’apparente au cas intégrant une saignée constante. De plus une validation expérimentale du flux de CO2 appliqué au sommet du puits est nécessaire en vue d’utiliser le modèle développé dans les processus de dimensionnement et de conception des PCP.