La recherche réalisée au LOG a pour objectif d’améliorer la compréhension des phénomènes de transfert de chaleur et d’écoulement souterrain, diminuant les risques technologiques en géothermie. Un scanneur infrarouge, un compteur de flux de chaleur, un perméamètre et porosimètre combiné et des appareils de coupe spécialisés constituent cette infrastructure. Les appareils sont complémentaires au tomodensitomètre de l’INRS et peuvent être mis en commun pour combiner les techniques de scanographie infrarouge et aux rayons X, une première pour un laboratoire en géothermie. Les chercheurs caractérisent les propriétés thermiques et hydrauliques d’échantillons de roche pour modéliser l’impact de l’hétérogénéité du sous-sol sur les performances des systèmes géothermiques de toutes sortes.
-> Fiche du laboratoire (PDF)
The Geothermal Open Laboratory:
a free space
to measure thermal and hydraulic properties
of geological materials
-> Article
-> Présentation
1. PRÉPARATION DES ÉCHANTILLONS
Un local destiné à préparer les échantillons de roches est disponible pour tailler des rondelles et carottes en vue de leur analyse :
Perceuse à colonne
MDP-405 de CoreTest
La perceuse à colonne est utilisée pour tailler les échantillons de roche en carottes de 1,0, 1,5 et 2,0″ de diamètre et allant jusqu’à 4,5″ de longueur.
Scie à coupe double et meule
DTS-430 de CoreTest
La scie à coupe double permet d’obtenir des rondelles de 1,5, 2 et 3,5″ d’épaisseur avec des extrémités parallèles. Une meule fait également partie du système pour aplanir les extrémités des échantillons.
2. PRISE DE MESURES
Dans un second local, les instruments de mesure suivants sont mis à la disposition de la communauté scientifique afin de caractériser les propriétés thermiques et hydrauliques des échantillons de roche :
Compteur de flux de chaleur
FOX50 de TA Instruments
Le compteur de flux de chaleur permet de mesurer en régime permanent la conductivité thermique de rondelles de roche à différentes températures. La capacité thermique volumique peut également être évaluée durant la période transitoire avant que l’équilibre thermique soit atteint au sein de l’échantillon.
– Conductivité thermique : 0,1 W/m·K – 10,0 W/m·K
– Échantillon : rondelle allant jusuqu’à 2,5″ de diamètre et 1″ d’épaisseur
– Plage de température : -10 à 190 °C
Scanneur de conductivité thermique
TCScan de Lippmann Geophysikalische Messgeräte
Ce scanneur infrarouge mesure la conductivité thermique et la diffusivité thermique avec un balayage optique à l’infrarouge. Les mesures ponctuelles, effectuées sans contact et le long d’axes de scan, permettent d’évaluer la distribution des propriétés thermiques et de quantifier l’hétérogénéité.
– Conductivité thermique : 0,2 – 25,0 W/m·K
– Diffusivité thermique : 0,6 – 3,0 10-6 m2/s
– Échantillon : surface plane d’un diamètre minimum de 1,5″
Sonde à aiguille
KD2 Pro de Decagon (aiguille RK-1)
La sonde à aiguille sert à mesurer la conductivité thermique et la diffusivité thermique d’échantillons de roche ou de dépôts meubles. Il est nécessaire de percer au préalable un trou dans les échantillons solides afin d’y insérer l’aiguille.
– Conductivité thermique : 0,1 – 6,0 W/m·K
Unité TRT avec câbles chauffants
Fabriqué conjointement par l’INRS et l’École de technologie supérieure (ÉTS)
L’appareil sert à effectuer des tests de réponse thermique à l’aide d’un câble chauffant installé dans des puits de forages afin d’évaluer un profil de conductivité thermique du sous-sol.
Perméamètre et porosimètre combiné
AP-608 de CoreTest
Le perméamètre/porosimètre permet d’évaluer la perméabilité et la porosité d’échantillons de roche sous forme de carottes, et ce, dans des conditions hydrostatiques et de contraintes spécifiques, telles que rencontrées dans des réservoirs souterrains. L’appareil utilise l’hélium pour calculer ces paramètres.
– Pression de confinement : 500 – 10 000 psi
– Porosité : 0,1 – 40 %
– Perméabilité : 0,001 mD – 10 000 mD
– Échantillon : carotte de 1 ou 1,5″ de diamètre et de 1 à 4″ de longueur
Perméamètre portable
PPP-250 de Core Laboratories
Le perméamètre portable offre une méthode exacte pour déterminer la perméabilité au gaz sur le terrain et en laboratoire. Les mesures peuvent être effectuées sur des affleurements ou des carottes de roche. La diminution de pression de l’air injectée dans la roche est mesurée en fonction du temps pour calculer la perméabilité selon les méthodes transitoires.
