Laboratoire ouvert de géothermie

Le Laboratoire ouvert de géothermie comprend :

Perceuse à colonne
MDP-405, 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, 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.

Scanneur de conductivité thermique
TCScan, 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″

Barre électronique divisée portable
PEDB Mk II, Hot Dry Rocks
Cet outil mesure les propriétés thermiques des roches en déterminant le rapport entre le gradient thermique à travers la roche et celui à travers le matériau connu en régime permanent.  Le PEDB peut également être utilisé en mode transitoire pour mesurer la capacité thermique volumétrique.

• Conductivité thermique : 0,5-12 W/m-K
• Échantillons de toutes formes d’une largeur maximale de 65 mm

Voir photos sur le site de Hot Dry Rocks

Sonde à aiguille
KD2 Pro, 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, 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 : 0,001-10 000 mD
• Échantillon : carotte de 1 ou 1,5″ de diamètre et de 1 à 4″ de longueur

Perméamètre portable
PPP-250, 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.

Ces équipements sont complémentaires au tomodensitomètre de l’INRS et peuvent être mis en commun pour combiner les techniques de scanographie infrarouge aux rayons X, une première pour un laboratoire en géothermie.

L’utilisation autonome et collaborative des équipements du laboratoire ouvert de géothermie (LOG), sous la supervision du personnel de l’INRS, est encouragée. L’accès au laboratoire est géré dans un mode « ouvert », inspiré des logiciels libres (open source).

Les instruments sont mis à la disposition de toute la communauté scientifique. Ainsi, un collaborateur externe peut effectuer lui-même des analyses au LOG, et ce, gratuitement en échange d’une divulgation de ses résultats d’analyse trois ans après son passage au laboratoire. Les résultats sont consignés dans une base de données disponibles sur Google Sheets afin de créer un répertoire public des propriétés thermiques et hydrauliques des matériaux géologiques. Le répertoire deviendra, au fil du temps, un outil de référence.

Le personnel de l’INRS peut aussi effectuer la préparation des échantillons et les analyses, mais des coûts de main-d’œuvre sont alors à prévoir. L’accès aux équipements demeure gratuit en échange du partage de données.

Contactez-nous pour obtenir plus d’informations sur les services offerts.

Une caractérisation adéquate des propriétés thermiques et hydrauliques est nécessaire au développement de modèles de transfert de chaleur complexes. Ces modèles mathématiques sont utilisés pour simuler l’opération des systèmes géothermiques, qu’il s’agisse de pompes à chaleur couplées au sol destinées aux bâtiments verts ou de réservoirs profonds exploités pour la production d’électricité.

L’acquisition de nouvelles connaissances au laboratoire ouvert de géothermie (LOG) servira plus spécifiquement à :

• Valoriser les environnements favorables aux systèmes géothermiques superficiels et profonds
• Améliorer la conception des composantes souterraines des systèmes géothermiques
• Développer des technologies géothermiques plus compétitives

L’étude des phénomènes de transfert thermique en sciences de la Terre et la caractérisation des propriétés thermiques et hydrauliques des matériaux géologiques trouvent aussi des applications dans les domaines suivants :

• Hydrogéologie environnementale
• Géotechnique des régions froides
• Géodynamique du globe

The Geothermal Open Laboratory: A free space to measure thermal and hydraulic properties of geological materials: Article (PDF)     Présentation (PDF)

Les résultats de toutes les analyses réalisées au LOG sont consignés dans un répertoire des propriétés thermiques et hydrauliques des différents types de roche. Les analyses sont rendues publiques trois ans après leur date de réalisation et disponibles sur Google Sheets.
-> Accéder à la base de données

Cette infrastructure est financée par la Fondation canadienne pour l’innovation (FCI), le gouvernement du Québec et le Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies (FRQNT). Le Laboratoire ouvert de géothermie est aussi appuyé par l’Institut nordique du Québec. Les travaux menés au LOG s’inscrivent dans le cadre de la Chaire de recherche INQ sur le potentiel géothermique du Nord.

Partenaire de recherche : Institut nordique du Québec (INQ)