Жорис Попино (Joris Popineau) и его рабочая группа создали числовую геотермальную модель Парижского бассейна для определения и мониторинга бесценных энергетических ресурсов, окружающих легендарный город.
Париж может вызвать в воображении образы Эйфелевой башни, выставляемой в Лувре «Моны Лизы» или потягивания шампанского на прогулке по реке Сене, протекающей через французскую столицу.
Но Жориса Попино интересует геотермальное значение бассейна площадью 140 000 км², окружающего этот всемирно известный город.
«Парижский бассейн, безусловно, важен для Европы с точки зрения культуры и виноделия», — говорит Попино, инженер по геотермальным источникам и исследователь.
«Что менее широко известно, так это решающая роль, которую он играет в геологической среде на протяжении более 40 лет, обеспечивая геотермальным теплом более 250 000 домов».
Впервые в истории Leapfrog Geothermal Попино и его коллеги из научных кругов создали модель недр Парижского бассейна и использовали ее для построения числовой модели, связанной на региональном уровне.
«Мы использовали архивные данные, чтобы попытаться воспроизвести характеристики коллектора в прошлом», — говорит Попино.
«С целью более четко определить и лучше контролировать этот важный запас возобновляемой энергии».
Расположение смоделированного Парижского осадочного бассейна, показывающее слои коллектора, 1600 м относительно среднего уровня моря
Подогрев Парижского региона снизу
Плато примерно овальной формы и широкие долины Парижского бассейна образовались в триасовый и юрский периоды.
Осадочные слои карбонатных пород не только поддерживают высокую эффективность сельского хозяйства и процветающую экономику, но также обеспечивают геотермальную энергию с низкой энтальпией для систем централизованного теплоснабжения.
Различная природа глин, известняков и мела обуславливает отличающиеся характеристики региональных продуктов, например, в провинции Шампань.
«Уходящие под землю геотермальные скважины глубиной до двух километров используют грунтовые слои водоносного горизонта Доггер для получения тепла,» —
говорит Попино.
С тех пор, как в начале 1970-х годов началось использование этого возобновляемого источника энергии, в этом районе было размещено более 50 систем геотермальной сети централизованного теплоснабжения.
Зимой горячий рассол с температурой до 75 °C извлекается и повторно закачивается обратно под землю при температуре около 40 °C. Этот производственный процесс известен как концепция «дуплета».
«Моделирование такого крупномасштабного геотермального источника полезно для понимания реагирования на изменение давления и температуры на эксплуатационных участках», — говорит Попино.
«А также помогает лучше поддерживать важные, более устойчивые с точки зрения экологии решения для будущего этого бассейна».
Распределение температуры и давления в верхней части геотермального коллектора в осадочном бассейне
Сложные геотермальные концепции стали проще
Геотермальная энергия является чистой, возобновляемой и (так как влияет на окружающую среду гораздо меньше, чем традиционные источники энергии) является неотъемлемой частью энергетического перехода к нулевому балансу углеродных выбросов.
В то время как глобальные политические и экономические потрясения вызвали новую острую необходимость для Европы искать и инвестировать в иные источники энергии, нежели нефть и газ.
«Речь идет о просвещении людей, а также об изменении мышления, что мы, как исследователи, можем сделать».
говорит Попино.
«Мы хотим сделать геотермальную энергию простой для понимания, но то, что мы, по сути, добываем — это неосязаемый продукт, то есть тепло, которое не всегда легко показать».
Созданная Попино модель водоносного горизонта Доггер на юго-востоке Парижского бассейна согласует исходные полевые данные с архивными данными.
«Надежный и гибкий рабочий процесс моделирования Leapfrog Geothermal позволил мне создать сложную модель коллектора, которую можно откалибровать по архивным данным истории его разработки,» —
говорит он.
«Это отличный инструмент визуализации, прекрасно связывающий все наши данные таким образом, что вы можете легко донести их до других людей — даже тех, кто не является экспертом в этой области».
Посмотрите на породы и скважины коллектора под ними
Leapfrog Geothermal широко используется в отрасли для работы с высокотемпературными геотермальными источниками, но в настоящее время появляются новые возможности для картирования геотермальных жидкостей с низкой энтальпией.
«Наше понимание водоносного горизонта Парижского бассейна продолжает развиваться с каждой новой гипотезой и набором данных, которые мы интегрируем и визуализируем в нашей модели», — говорит Попино.
«Благодаря большему количеству добывающих скважин и большему взаимодействию между скважинами у нас есть много новейших и точных данных, которые помогают нам реалистично моделировать условия как для прошлых, так и для будущих периодов».
«Leapfrog Geothermal позволяет лучше понять температуру и давление внутри коллектора в разных местах и то, как они взаимодействуют друг с другом».
«Нам удалось легко встроить нашу геологическую карту в нашу модель коллектора, чтобы показать уникальные осадочные слои недр региона».
Это было сделано не для того, чтобы отразить правильную литологию, а чтобы представить различные продуктивные пласты, необходимые для числовой модели.
«Затем числовая модель была импортирована обратно в Leapfrog для визуализации», — говорит он.
Представление геотермальных скважин и типов осадочных пород коллектора под районом Южного Парижа.
Совместная работа в приближении перехода к альтернативным источникам энергии
Попино понимает, что помощь в открытии будущего с чистой геотермальной энергией не является панацеей.
«Да, это хороший вариант, но не обязательно единственный ответ, скорее часть головоломки. И мы все можем сыграть свою роль в создании более полной картины,» —
говорит он.
«Я работаю в геотермальной сфере уже шесть лет, и больше всего меня поражает сплоченность отрасли во всем мире.
«Между людьми существует реальное чувство взаимодействия и сотрудничества», — говорит он. «Наш проект по моделированию Парижского бассейна — отличный тому пример».
Попино выучился на геолога во Франции, а после путешествия в Новую Зеландию четыре года работал в Оклендском университете.
В настоящее время он работает на острове Новая Каледония в юго-западной части Тихого океана в качестве консультанта по коммерческим проектам, консультируя клиентов по вопросам оптимального управления их геотермальными месторождениями.
«Время, проведенное в Новой Зеландии, научило меня многим важным вещам в области геотермальной энергетики», — говорит Попино.
«Я всегда хотел применить эти знания в Европе, особенно во Франции, потому что там я учился и оттуда я родом».
Взаимодействие с друзьями в геотермальной сфере
В 2020 году Попино запустил проект вместе с Тео Рено (Theo Renaud) и другими университетскими друзьями.
«Поскольку мы работаем над этим проектом в наше личное время, одной из самых больших проблем было найти место для совместной работы из разных часовых поясов», — говорит он.
Возможность совместной работы в облаке для непрерывной интеграции и обновления данных с помощью Leapfrog Geothermal позволила обеспечивать взаимопонимание всех членов рабочей группы быстро и в одно и то же время.
«Это означает, что мы получали максимальную отдачу от наших сессий, когда мы могли подключиться», — говорит Попино.
«Мы надеемся, что люди в отрасли смогут получить хорошее представление о наших моделях Парижского бассейна, чтобы лучше понять этот знаменитый регион централизованного теплоснабжения».