Grce mie

1
Investigating the Low-Temperature Geothermal
Potential of the Gaspé Mines, Murdochville,
Canada
Jasmin Raymond René Therrien
2
Case Study at the Gaspé Mines

• Geothermal Potential

• Site Characterisation
• Pumping Test
• Groundwater Flow Modelling

3

• The Gaspé Mines
• Surface Heat Flux 51 mW/m2
• Mean Atmospheric Temperature 1.6 C
• Cu Mining 1951-1999

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Superior Gaspé Limestone Group
Highly Permeable Reservoir Surrounded by Moderate
Permeability Fractured Rock
3 Zones of Underground Workings and 2 Open Pits
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Volume 4 020 000 m3
6
Pumping test
Length 3 weeks Rate 0.0621 m3/s
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• Shaft 1100
• former Mining Shaft
• Diameter 4,57 m
• Length 330 m
• Dip 75
• Connects to the C zone

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Pump Set Up
9
Water Level Fluctuation
1st Day Small
Drawdown lt1 m
12th Day Maximum Drawdown
3,63 m
21st Day Pumping
Stopped Drawdown 2,49 m
10
Pumped Water Temperature
Temperature Measured in Shaft 1100
Temperature (C)
Time Since Pumping Started (s)
Average Temperature 6.7 C
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Energy Extraction During the Pumping Test
Ehp Q (Tp-Tr) ? c
Q 0.0621 m3/s E 971 kW
12
Groundwater flow model HydroGeoSphere
(Therrien et al.)3D-Finite Element
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Captured Energy Predictions Using the Model
Affected Area Drawdown gt1m
Affected Area After 6 Months of Pumping at 0.049
m3/s
Capture Energy Affected AreaXHeat Flux(51
mW/m2)
Q Ec m3/s kW0.016 2920.031 3420.049 3820.
062 403
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Sustainable Energy Extraction Rate
Energy Balance Calculation For a One Year Period

• Assumptions
• Heating ? 6 months
• Cooling ? 0 month
• Tapped energy is transmitted by the heat flux
  over the affected area (Ec) only (no
  advection and conduction)

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Conclusion
The used method provide a good estimate of the
geothermal energy extraction potential and can be
achieved rapidly in the context of a feasibility
study
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Acknowledgement
André Lemieux, Murdochville Economic
Diversification Committee Francine Roy,
Murdochville Chamber of Commerce and Tourism
René Therrien and Pierre Gélinas, Université
Laval Émie Labrecque
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Annexed Slides
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Resources
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Water Level Fluctuation
1st Day Small
Drawdown lt1 m
12th Day Maximum Drawdown 3,63
m
21st Day Pumping
Stopped Drawdown 2,49 m
Water Level Recovery 7.7 days
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Groundwater flow model HydroGeoSphere
(Therrien et al.)3D-Finite Element
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• Gradient géothermique 0,011 C/m
• Conductivité thermique 4,67 W/m K
• Flux de chaleur 51 mW/m2

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Débit de pompage
Débit moyen 0,0621 m3/s 3725 L/m Variation
0,011 m3/s 106 L/m
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Composition chimique de leau
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33
Solution analytique de Gringarten et Ramey (1974)
Calcul du rabattement lors dun pompage dans un
puits qui intercepte une fracture horizontale
Les galeries souterraines se comportent comme
une grande faille (milieu étendu avec une
conductivité hydraulique très élevée)
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Solution analytique de Gringarten et Ramey (1974)
Conductivité hydraulique 2,26 X 10-6
m/s Emmagasinement spécifique 1,12 X 10-5 m-1
35
Gringarten et Ramey (1974)
s Rabattement Q Débit de pompage Kr Conductivité
hydraulique radiale Kz Conductivité hydraulique
verticale H Hauteur saturée de laquifère rf Rayon
de la fracture (1/2 longueur) t Temps écoulé
depuis le début du pompage Ss Emmagasinement
spécifique r Distance entre le piézomètre et le
puits de pompage z Distance entre la base du
piézomètre et la base de laquifère zf Distance
entre la fracture et la base de laquifère
36
Gringarten et Ramey (1974)
Suppositions Laquifère est de longueur
infinie Laquifère a une épaisseur horizontale
uniforme Surface potentiométrique est
initialement horizontale Le puits de pompage
pénètre laquifère sur toute son
épaisseur Laquifère est anisotrope et traversé
par une fracture horizontale Lécoulement
seffectue en régime transitoire Leau provient
de lemmagasinement dans laquifère et est
relâchée par la baisse de charge hydraulique Le
diamètre du puits de pompage est petit et
lemmagasinement dans le puits est négligé
37
Gringarten et Ramey (1974)
Paramètres à spécifier Hauteur saturée de
laquifère 342 m Kr/Kv 1 Profondeur de la
fracture verticale 342 m Rayon de la fracture
verticale 900 m Débit de pompage 0,0621
m/s Distance entre les piézomètres et le puits de
pompage PO-115 22 m PO-216 43 m Hauteur
saturée des piézomètres PO-115 58,6 m PO-216
77,9 m
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Variations du niveau deau enregistrées lors
dessais de perméabilité dans les puits
dobservation PO-115 et PO-216 et variations du
niveau deau calculées avec la solution de Hyder
et al. (1994). Les paramètres suivants sont
utilisés lors du calcul avec la solution
analytique  conductivité hydraulique pour PO-115
7,75E-5 m/s, emmagasinement spécifique pour
PO-115 1,08E-5 m-1, conductivité hydraulique pour
PO-216 1,127E-4 m/s, et emmagasinement spécifique
pour PO-216 1,54E-6 m-1.
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Scénario dexploitation
http//www.murdochville.com
Chauffage et des bâtiments du parc industriel de
Murdochville via un réseau de distribution
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Scénario dexploitation

• Capacité initiale 946 L/min -
  245 kW
• Économies annuelles 831 MWh ou 43 000
  
• Réduction des GES 275 tonnes CO2/an.
• Possibilité de tripler la capacité

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Scénario dexploitation

• Chauffage dun centre de recherche sur lénergie
  éolienne - 57 kW
• Puissance géothermique additionnelle de 188 kW
• Complexe de serre de 20 000 m2 - 10 à 20
  emplois

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