Figure 1 : Amplitude du champ électrique d’un modèle de résistivité 3D avec topographie et autour d’un réservoir. Trois profils de vue des composants du champ électrique sont donnés.
Dans le cadre du projet PIXIL, des chercheurs du Barcelona Supercomputing Center (BSC) ont étudié le potentiel du HPC (ou calcul haute performance) et des méthodes électromagnétiques pour la caractérisation des gisements géothermiques. Le résultat net de cet effort est une nouvelle version du PETGEM, un code parallèle pour la modélisation des données électromagnétiques (EM) dans le contexte de la géophysique d’exploration. La dernière version prend en charge les méthodes EM à source active (par ex., la méthode électromagnétique à source contrôlée) et à source passive (par ex., la méthode magnétotellurique).
Le PETGEM vise la détection et la caractérisation de réservoirs géothermiques (et d’autres ressources précieuses) basées sur les méthodes EM et le calcul haute performance. Cet outil fournit des informations essentielles permettant de réduire les ambiguïtés dans l’interprétation des ensembles de données géophysiques en cartographiant les variations de conductivité dans le sous-sol. Basé sur des méthodes numériques de pointe, le flux de travail PETGEM s’est avéré un schéma à grande échelle flexible, précis et efficace contribuant à résoudre des cas d’essai réalistes dans des contextes marins et terrestres.
Pour développer et mettre en œuvre la nouvelle version de PETGEM, il a été nécessaire de collaborer avec des institutions universitaires, notamment l’Université de Barcelone, le BCAM et le BSC. En outre, il a été possible d’établir un lien avec le secteur industriel pour améliorer l’outil technologique. Un démonstrateur pour la génération de mailles adaptées à la modélisation électromagnétique avec PETGEM a notamment été développé en collaboration avec Geode-Solutions. Cette collaboration entre l’université et l’industrie a été formalisée par la signature d’une licence à usage limité entre le BSC et Geode-solutions. En outre, PETGEM a été sélectionné pour la première étude de pré-évaluation du programme Lab-to-Market (L2M) du réseau de recherche, développement et innovation Energy for Society (XRE4S). Le programme L2M est le programme d’exploration de la technologie XRE4S. Il porte sur la présélection de l’évaluation de la technologie, de l’opportunité du marché et de l’analyse de l’état et sur la stratégie de la propriété intellectuelle. Cette activité a débouché sur plusieurs réunions techniques avec l’industrie, notamment avec REPSOL, Mira Geoscience, EMGS et Ocean Floor Geophysics.
Les tâches de diffusion de ce travail de recherche ont été variées et ont eu un impact positif pour la communauté scientifique et les entreprises intéressées par la simulation numérique, la modélisation électromagnétique et son application dans le domaine de l’énergie géothermique ainsi que de la géophysique d’exploitation en général. Les publications scientifiques les plus pertinentes sont les suivantes :
- Castillo-Reyes, O., de la Puente, J., & Cela, J. M. (2022). HPC Geophysical Electromagnetics: A Synthetic VTI Model with Complex Bathymetry. Energies, 15(4), 1272
- Castillo-Reyes, O., Modesto, D., Queralt, P., Marcuello, A., Ledo, J., Amor-Martin, A., de la Puente, J., García-Castillo, L. E. (2022). 3D magnetotelluric modeling using high-order tetrahedral Nédélec elements on massively parallel computing platforms. Computers & Geosciences, 105030.
- Werthmüller, D., Rochlitz, R., Castillo-Reyes, O., Heagy, L. (2021). Towards an open-source landscape for 3-D CSEM modelling. Geophysical Journal International, 227(1), 644-659.
- Castillo-Reyes, O., Queralt, P., Marcuello, A., Ledo J. (2021). Land CSEM simulations and experimental test using metallic casing in a geothermal exploration context: Valles Basin (NE Spain) case study. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 60: 1-13.
- Castillo-Reyes, O., Reyes, Queralt, P., Marcuello, A., Ledo J., Mitjanas G., de la Puente J. (2020). Control Source Electromagnetic test in the Vallès Basin (Spain) for geothermal characterization: experiment setup and numerical simulations. In AGU Fall Meeting 2020. AGU.
Au vu des résultats de la recherche scientifique, les chercheurs du BSC concluent que les caractéristiques de PETGEM répondent aux exigences de modélisation des configurations CSEM/MT 3D complexes et arbitraires qui ont recours à des architectures modestes multicœurs et des fermes de calcul parallèle à grande échelle. La version améliorée du code et les expériences numériques obtenues dans le cadre du projet PIXIL s’avèrent utiles pour les géophysiciens intéressés par la modélisation EM arbitraire de sources passives et actives dans le contexte de la caractérisation des réservoirs géothermiques.