Suivi électrique en forage d'un essai de réponse thermique

«En permettant le transfert de chaleur entre un bâtiment et un échangeur de chaleur souterrain (ECS), les pompes à chaleur géothermiques constituent une solution efficace pour réduire la consommation énergétique du parc immobilier. Un ECS est constitué d’un ou de plusieurs puits verticaux dans lesquels circule un fluide caloporteur qui assure le transfert thermique avec l’environnement géologique. La conception d’un système géothermique repose sur la connaissance des propriétés thermiques locales du sous-sol, généralement estimées à partir d’un essai de réponse thermique (TRT). Les TRT consistent à appliquer une puissance de chauffage constante à un puits de dimension représentative du système final et à mesurer les variations de température du fluide caloporteur. Si le TRT permet une estimation fiable de la conductivité thermique k, les températures mesurées, représentatives de la paroi du forage, demeurent peu sensibles à la capacité thermique volumique Cs. Le présent travail examine si le couplage de mesures de résistivité électrique en forage et de température permet d’améliorer l’estimation des paramètres thermiques. L’objectif principal de ce travail est de compléter un TRT par un suivi électrique en forage (ETRT). Ce mémoire présente la mise en oeuvre expérimentale de l’E-TRT et la méthodologie d’estimation des paramètres thermiques appliquée sur un puits à colonne permanente (PCP), un type d’ECS ouvert dans lequel l’eau souterraine est utilisée comme fluide caloporteur. L’ETRT repose sur l’acquisition de mesures électriques temporelles durant le chauffage par un câble multi-électrode installé en forage et de deux électrodes de surface. Cette configuration permet de mesurer la réponse électrique du massif rocheux à différentes profondeurs radiales. En effet, la perturbation thermique pendant un TRT se propage dans le massif rocheux, induisant des variations de résistivité électrique, une propriété intrinsèquement sensible à la température. Sa variation est linéaire à basse température et, pour de faibles variations de température, est déterminée par un facteur de couplage thermoélectrique m. Dans cette preuve de concept, la zone étudiée est restreinte à 7,75 m le long du PCP et correspond à la section instrumentée du câble multi-électrode. Des mesures complémentaires de température et de conductivité électrique de l’eau sont également nécessaires au niveau de cette section. Un modèle thermoélectrique simulant la réponse électrique à la perturbation thermique induite par le TRT a été développé, ainsi qu’une approche bayésienne qui combine les données directes de température et les données électriques, pour estimer conjointement les paramètres thermiques k, Cs et m et leur intervalle de confiance»