Modélisation et simulation du sous-sol

Anticiper le comportement du sous-sol pour préparer les projets énergétiques.

Modélisation et simulation du sous-sol
Vision de la transition

Sécuriser les usages du sous-sol pour la transition énergétique

Le sous-sol joue un rôle croissant dans la transition énergétique.


Stockage géologique du CO₂, géothermie profonde, stockage souterrain d’énergie ou exploration de nouvelles ressources comme l’hydrogène naturel reposent sur une meilleure connaissance des formations géologiques et de leur comportement dans le temps.

En quelques chiffres :

  • 40 % d’émissions de gaz à effet de serre visés d'ici 2030, avant d'atteindre la neutralité carbone en 2050 (Stratégie nationale bas-carbone)
  • 280 à 550 Mt/an de capacités de stockage géologique du CO₂ pourraient être nécessaires à l'horizon 2030, contre 40 Mt/an en 2023 (AIE)
  • +250 % : croissance attendue du marché mondial de la géothermie d'ici 2030(AIE)

Mieux caractériser et anticiper le comportement du sous-sol

La modélisation du sous-sol permet de représenter et simuler ces systèmes géologiques afin d’évaluer les ressources disponibles, d’anticiper les écoulements de fluides et de sécuriser les conditions d’exploitation et de stockage.

Les principaux défis consistent à :

  • caractériser et modéliser les formations géologiques
  • simuler les écoulements et transferts dans le sous-sol
  • évaluer les risques et les incertitudes
  • anticiper les évolutions à long terme des réservoirs
     

IFPEN développe des outils de modélisation et de simulation pour sécuriser l’usage du sous-sol et accompagner le déploiement des solutions énergétiques bas-carbone. 
Ces travaux contribuent à éclairer les politiques énergétiques, à sécuriser les projets industriels et à renforcer les capacités françaises de modélisation et de simulation du sous-sol.

 

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Solutions & innovations

Mieux comprendre le sous-sol grâce à la modélisation et à la simulation

IFPEN développe des outils numériques permettant de représenter les structures géologiques, de simuler leur comportement et de réduire les incertitudes associées aux projets du sous-sol. Commercialisées par Beicip-Franlab, ces solutions contribuent à la conception, à l'évaluation et à la sécurisation de nombreuses applications liées aux ressources énergétiques, au stockage géologique du CO₂, à la géothermie ou au stockage d'énergie.

Modéliser les structures géologiques

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DionisosFlow™

Modélisation 3D des dépôts sédimentaires 

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KronosFlow™

Restauration cinématique 2D

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Kine3D®

Reconstruction géologique 3D

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FracaFlow™

Modélisation des fractures des réservoirs

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EasyTrace™

Analyse des données de puits

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GeoAnalog™

Catalogue de modèles géologiques 

Simuler le comportement des structures géologiques

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TemisFlow™

Simulation dynamique des bassins géologiques

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PumaFlow™

Simulation dynamique de réservoirs

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CooresFlow™

Simulation dynamique d’un stockage de imulation dynamique d’un stockage de CO₂

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Carbone™

Simulation thermodynamique des fluides 

Réduire les incertitudes pour sécuriser les décisions

Les projets du sous-sol reposent sur des systèmes complexes et peu observables.  IFPEN développe des méthodes pour :

  • quantifier les incertitudes géologiques et physiques
  • tester différents scénarios d’exploitation
  • améliorer la robustesse des prévisions
  • CougarFlow™ permet notamment d’optimiser les modèles et d’intégrer les incertitudes.

Industrialiser les usages

Les solutions sont conçues pour être intégrées dans les pratiques industrielles :

  • intégration dans des logiciels métiers
  • utilisation dans des études de faisabilité et de conception
  • déploiement dans des projets industriels et démonstrateurs

Exploiter les technologies numériques avancées

IFPEN mobilise des technologies digitales pour améliorer les analyses :

  • SmartAnalog™ : numérisation 3D d’affleurements géologiques
  • plateformes collaboratives comme TELLUS 
  • couplage IA et simulation

 

Données et outils numériques pour le sous-sol

Modélisation numérique en fil de fer d'un relief souterrain, dégradé de bleu à orange figurant les variations du sous-sol

Transformer les données du sous-sol en connaissances partagées et exploitables.

Les modèles développés par IFPEN génèrent des données complexes. 
Ces résultats alimentent des services digitaux d’IA, de valorisation de données et de jumeaux numériques, présentés dans la page dédiée aux solutions numériques du sous-sol.

Voir la page de cette thématique

Utilité publique

Éclairer les politiques énergétiques et renforcer la souveraineté technologique

IFPEN agit en tant qu’acteur public de recherche pour accompagner le développement des solutions bas-carbone liées au sous-sol, comme le stockage géologique du CO₂, la géothermie ou le stockage d’énergie.

Des outils de modélisation pour les politiques énergétiques

IFPEN pilote un consortium national réunissant IFPEN, INRIA, les Écoles des Mines et des Ponts et le CEA et visant à structurer une offre souveraine en modélisation du sous-sol.

Ses travaux permettent de :

  • éclairer les choix publics en matière de stockage et géothermie
  • sécuriser les stratégies industrielles
  • renforcer la souveraineté technologique

En savoir plus

Une plateforme souveraine pour modéliser le sous-sol

IFPEN développe une plateforme de modélisation et de simulation des réservoirs, intégrant des solutions open-source comme GeoXim-ArXim dans l’environnement Arcane.  

Objectifs : développer des algorithmes avancés de simulation, modéliser les phénomènes physiques complexes du sous-sol et garantir la transparence et la reproductibilité des résultats.


Cette plateforme constitue :

  • un socle technologique commun pour les acteurs publics et industriels,
  • un levier de souveraineté numérique et scientifique,
  • un outil d’aide à la décision pour les politiques énergétiques.
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Impacts

Des impacts mesurables pour la décarbonation industrielle

Climat — contribuer au déploiement des solutions bas-carbone du sous-sol

  • contribution au déploiement du stockage géologique du CO₂ à grande échelle
  • optimisation de l’exploitation des ressources bas-carbone du sous-sol
  • amélioration de l’évaluation des capacités de stockage et des performances des réservoirs

Industrie — sécuriser les projets et accélérer leur déploiement

  • sécurisation des projets géothermiques et de stockage géologique
  • validation des technologies via des démonstrateurs
  • amélioration de la caractérisation et du suivi des réservoirs souterrains

Filière — structurer une filière industrielle du sous-sol bas-carbone

  • structuration d’une offre industrielle française autour de la modélisation du sous-sol au sein d’un consortium
  • diffusion de solutions via Beicip-Franlab, TECH’advantage et KAPPA
  • développement d’outils et de services pour les acteurs de l’énergie et de l’industrie
Recherche & expertise

Mobiliser une expertise scientifique pour modéliser le sous-sol

IFPEN encadre une thèse dans le cadre du projet « Digital Earth » du PEPR (Programmes et équipements prioritaires de recherche) exploratoire « Sous-sol – Bien Commun » pour l’amélioration de la connaissance de la physique des phénomènes couplés dans le sous-sol, et en particulier de la modélisation de la fracturation des roches : Approche par endommagement gradué pour la modélisation de zones fracturées dans le sous-sol.

Compétences scientifiques mobilisées

!! noms des Champs disciplinaires à vérifier 
👉cf. actuelle taxonomie surhttps://preprod-ifpen-v2.alpilink.cloud/admin/structure/taxonomy/manage/champ_disciplinaire/overview 

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Géosciences   Modélisation des réservoirs= Géostatistique - Modélisation géologique ?   
Mécanique des fluides et des roches= Mécanique des fluides et Mécanique des solides ?  
 Physico-chimie= Chimie physique ?  
 Mathématiques appliquées= Mathématiques et informatique ?   Calcul de haute performance

Accéder à toutes les compétences

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Une approche multi-échelle du sous-sol

  • la modélisation multi-échelle des milieux poreux

  • la compréhension des cycles biogéochimiques

  • la modélisation de la fracturation des roches

De l’exploration à la modélisation de l'hydrogène naturel et du lithium géothermal

Transfert dans les milieux poreux du sous-sol : pour une modélisation multi-échelle

Mieux comprendre la réactivité biogéochimique du sous-sol

La modélisation du sous-sol, étape essentielle pour la transition énergétique

Infrastructures et plateformes 

  • Laboratoires de géosciences, de mécanique des fluides et de mécanique des roches
  • Dispositifs expérimentaux pour l’étude des écoulements et des propriétés des réservoirs
  • Plateforme open-source Arcane pour la modélisation et la simulation du sous-sol
  • Environnements numériques de calcul et de simulation multi-échelle
  • Plateformes de recherche pour le stockage géologique, la géothermie et les usages énergétiques du sous-sol

Accéder aux infrastructures

Formation

Former les compétences du sous-sol et du numérique

Formation académique

IFP School

→ Diplôme d’ingénieur : Subsurface Technologies for Sustainable Energies


→ Mastère spécialisé® : Geo data management for energy mix

Contribution aux filières

Ingénieur spécialisé

• Formation de profils en géosciences et data


• Accompagnement des nouveaux métiers du sous-sol

Collaborer

Collaborer pour comprendre et sécuriser l’usage du sous-sol

IFPEN collabore avec des partenaires industriels, académiques et institutionnels pour développer des outils de modélisation et de simulation du sous-sol au service de la transition énergétique de la recherche à l’industrie.

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FAQ

Foire aux questions

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Hery Rakotoarisoa

Hery Rakotoarisoa

Program Manager: "Digital solutions for the use of subsoil resources in the Energy Transition" and "Digitalisation"