MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél. : (38) 63.80.01

COMPTE-REIMDU

DE MISSIONAU

JAPON

par

Jacques VARET

Département géothermie

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél. : (38) 63.80.01

78 SGN 407 GTH Juillet 1978

MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél. : (38) 63.80.01

COMPTE-REIMDU

DE MISSIONAU

JAPON

par

Jacques VARET

Département géothermie

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél. : (38) 63.80.01

78 SGN 407 GTH Juillet 1978

RESUME

Les principaux sites et institutions géothermiques Japonais ontété visités au cours d'une mission d'étude de 3 semaines en Mai 1978.

Ce rapport décrit la situation énergétique du Japon et leprogramme géothermique du Ministère de l'Industrie (M.I.T.I.) plusimportante encore que le programme solaire . Le Japon dispose actuellementde six sites géothermiques exploités pour la production électrique . Ilssont tous de petites dimensions (10 à 50 MW). Pas d'installations modernesexploitant la basse énergie, dont les applications se limitent au thermalismetrès développé depuis des millénaires au Japon.

Plusieurs instituts de recherche gouvernementaux étudient lesdivers problèmes posés par l'exploitation de champs plus profonds. Leschamps actuellement exploités sont en effet tous superficiels et liés âdes circulations de fractures (forages à 500 - 1500 m). Les programmessont pris en charge par le département géothermie des services géologiquesdu Japon, (géologie, géophysique) mais aussi par d'autres instituts (corrosion,turbines) .

Les sociétés privées participent également à ces travaux derecherche et développement sur financement d'état dans le domaine desimpacts écologiques, de la corrosion, des turbines et des centrales àfluide binaire (10 - 100 MW). Les sociétés Mitsubishi et Toshiba occupentdores et déjà une position très forte sur le marché mondial de la turbinegéothermique (U.S.A., Amérique-Latine, Philippines). Une dizaine d'autressociétés investissent au Japon dans la géothermie (sociétés minières, sociétésélectriques) .

RESUME

Les principaux sites et institutions géothermiques Japonais ontété visités au cours d'une mission d'étude de 3 semaines en Mai 1978.

Ce rapport décrit la situation énergétique du Japon et leprogramme géothermique du Ministère de l'Industrie (M.I.T.I.) plusimportante encore que le programme solaire . Le Japon dispose actuellementde six sites géothermiques exploités pour la production électrique . Ilssont tous de petites dimensions (10 à 50 MW). Pas d'installations modernesexploitant la basse énergie, dont les applications se limitent au thermalismetrès développé depuis des millénaires au Japon.

Plusieurs instituts de recherche gouvernementaux étudient lesdivers problèmes posés par l'exploitation de champs plus profonds. Leschamps actuellement exploités sont en effet tous superficiels et liés âdes circulations de fractures (forages à 500 - 1500 m). Les programmessont pris en charge par le département géothermie des services géologiquesdu Japon, (géologie, géophysique) mais aussi par d'autres instituts (corrosion,turbines) .

Les sociétés privées participent également à ces travaux derecherche et développement sur financement d'état dans le domaine desimpacts écologiques, de la corrosion, des turbines et des centrales àfluide binaire (10 - 100 MW). Les sociétés Mitsubishi et Toshiba occupentdores et déjà une position très forte sur le marché mondial de la turbinegéothermique (U.S.A., Amérique-Latine, Philippines). Une dizaine d'autressociétés investissent au Japon dans la géothermie (sociétés minières, sociétésélectriques) .

Après une description de la géologie du Japon, et de quelqueszones volcaniques représentatives, les sites géothermiques exploités visitéssont décrits en détails :

Otake, Hatchoban, Beppu, Takinone, Matsukawa, Onuma. Nous avonsessayé de rassembler les informations concernant les méthodes de prospection,les programmes de forages et les pourcentages d'échec, et les installationsde séparation, de distribution de la vapeur, et de production électrique.

En conclusion, ces divers sites sont comparés entre eux et lespossibilités de coopération f raneo- japonnaise sont discutées.

Après une description de la géologie du Japon, et de quelqueszones volcaniques représentatives, les sites géothermiques exploités visitéssont décrits en détails :

Otake, Hatchoban, Beppu, Takinone, Matsukawa, Onuma. Nous avonsessayé de rassembler les informations concernant les méthodes de prospection,les programmes de forages et les pourcentages d'échec, et les installationsde séparation, de distribution de la vapeur, et de production électrique.

En conclusion, ces divers sites sont comparés entre eux et lespossibilités de coopération f raneo- japonnaise sont discutées.

SOMMAI RE

Pages

I - MISSION

Introduction 1

Progranme détaillé 2

Liste des personnalités rencontrées 6

Abréviations utilisées 10

Adresses utiles 11

II - INTRODUCTION SUR lA GEXDiHERMIE AU JAPON 12

Histoire de la géothermie au Japon 12

Situation énergétique du Japon 16

Le projet Aurore (Sunshine Project) 17

III - ORGANISATICTJ DE lA GEOTHERMIE AU JAPCN 24

- Le service géologique au Japon 25

- Autres instituts de recherche gouvernementaux 35

- Les principales sociétés pri vées 38

IV - JAPON ; GXaWTEXTE (3EX3L0GIQUE ET GEOPHYSIQUE 43

SOMMAI RE

Pages

I - MISSION

Introduction 1

Progranme détaillé 2

Liste des personnalités rencontrées 6

Abréviations utilisées 10

Adresses utiles 11

II - INTRODUCTION SUR lA GEXDiHERMIE AU JAPON 12

Histoire de la géothermie au Japon 12

Situation énergétique du Japon 16

Le projet Aurore (Sunshine Project) 17

III - ORGANISATICTJ DE lA GEOTHERMIE AU JAPCN 24

- Le service géologique au Japon 25

- Autres instituts de recherche gouvernementaux 35

- Les principales sociétés pri vées 38

IV - JAPON ; GXaWTEXTE (3EX3L0GIQUE ET GEOPHYSIQUE 43

Pages

V - LES SITES GEOTHERMIQUES EXPLOITES 68

l/ï. LE VISTRICT GEOTHERMIQUE VE TAKOTA ET LES SITESV OTAKE, HATCHOBARU zt BEPPU 68

V.l .1 . Gzologlz du cUstnlct dz Takota 68

V.1.1. Otakz 70

Hatchobanu 75

Bzppu 77

V2. SITES GEOTHERMIQUES VE LA ZONE V HATCHIMANTAI , ONUMA,

MATSUKAWA eX TAKINOUE 79

V.2.1. Taklnouz 79

f . 2 . 2 . Matsukawa 86

1/.2.3. Onuma 95

VI - CCNCLUSICN 103

Données conparatives sur les sites géothermiques japonais... 103

Coopération franco- japonaise en géothermie 103

Conclusion 105

Pages

V - LES SITES GEOTHERMIQUES EXPLOITES 68

l/ï. LE VISTRICT GEOTHERMIQUE VE TAKOTA ET LES SITESV OTAKE, HATCHOBARU zt BEPPU 68

V.l .1 . Gzologlz du cUstnlct dz Takota 68

V.1.1. Otakz 70

Hatchobanu 75

Bzppu 77

V2. SITES GEOTHERMIQUES VE LA ZONE V HATCHIMANTAI , ONUMA,

MATSUKAWA eX TAKINOUE 79

V.2.1. Taklnouz 79

f . 2 . 2 . Matsukawa 86

1/.2.3. Onuma 95

VI - CCNCLUSICN 103

Données conparatives sur les sites géothermiques japonais... 103

Coopération franco- japonaise en géothermie 103

Conclusion 105

INTRODUCTION

Une étude en langue française sur la géothermie au Japon s'imposaitpour plusieurs raisons :

- Le Japon dispose de ressources naturelles exceptionnelles dansce domaine, du fait de sa position géodynamique (arc insulaireactif)

- Les japonais ont su prospecter puis développer, depuis unedizaine d'années, un certain nombre de champs géothermiqueshaute énergie (une douzaine]

- L'industrie japonaise occupe une position très forte dans ledomaine de la géothermie , puisque plusieurs parmi les instal¬lations du monde sont équipées de turbines japonaises.

Des contacts antérieurs avec les milieux de la recherche géologiquejaponaise (Pr Kushiro, et Uyama) m'avaient fait envisager ce séjour au Japon-au départ axé sur la pétrologie et la volcanologie- dès 1975, mais de nou¬velles charges comme chef du département géothermie du BRGM m'ont obligéà retarder cette visite. Grâce au Pr liyama , j'ai pu bénéficier d'une missiondes Affaires Etrangères dans le cadre des accords scientifiques franco-japonais,et de l'organisation efficace et acceuillante du service géologique du JaponCette mission m'a permis d'exercer 3 types d'activité :

- Une étude sur la géothermie au japon, qui fait l'objet du présentrapport

- Une étude sur les méthodes d'évaluation du risque volcanique aujapon et l'organisation japonaise dans le domaine de la surveillanceet de la protection civile.

- Une série de conférences a l'université, au centre culturel franco-japonais et auprès des associations de géothermie et de géologieminière.

Le présent rapport rapelle l'organisation de la géothermie au japon,pour la recherche et le développement. Il décrit les caractéristiques géologiquesdes principaux champs géothermiques japonais et les méthodes de prospectionsutilisées et les installations existantes.

Il met en évidence l'important effort réalisé au japon a l'heureactuelle dans ce domaine et l'espoir que fondent les japonais sur cettesource d'énergie pour le futur proche et lointain.

INTRODUCTION

Une étude en langue française sur la géothermie au Japon s'imposaitpour plusieurs raisons :

- Le Japon dispose de ressources naturelles exceptionnelles dansce domaine, du fait de sa position géodynamique (arc insulaireactif)

- Les japonais ont su prospecter puis développer, depuis unedizaine d'années, un certain nombre de champs géothermiqueshaute énergie (une douzaine]

- L'industrie japonaise occupe une position très forte dans ledomaine de la géothermie , puisque plusieurs parmi les instal¬lations du monde sont équipées de turbines japonaises.

Des contacts antérieurs avec les milieux de la recherche géologiquejaponaise (Pr Kushiro, et Uyama) m'avaient fait envisager ce séjour au Japon-au départ axé sur la pétrologie et la volcanologie- dès 1975, mais de nou¬velles charges comme chef du département géothermie du BRGM m'ont obligéà retarder cette visite. Grâce au Pr liyama , j'ai pu bénéficier d'une missiondes Affaires Etrangères dans le cadre des accords scientifiques franco-japonais,et de l'organisation efficace et acceuillante du service géologique du JaponCette mission m'a permis d'exercer 3 types d'activité :

- Une étude sur la géothermie au japon, qui fait l'objet du présentrapport

- Une étude sur les méthodes d'évaluation du risque volcanique aujapon et l'organisation japonaise dans le domaine de la surveillanceet de la protection civile.

- Une série de conférences a l'université, au centre culturel franco-japonais et auprès des associations de géothermie et de géologieminière.

Le présent rapport rapelle l'organisation de la géothermie au japon,pour la recherche et le développement. Il décrit les caractéristiques géologiquesdes principaux champs géothermiques japonais et les méthodes de prospectionsutilisées et les installations existantes.

Il met en évidence l'important effort réalisé au japon a l'heureactuelle dans ce domaine et l'espoir que fondent les japonais sur cettesource d'énergie pour le futur proche et lointain.

I_ Mission Géothermie JAPON

M 1978 - J. VARET

PROGRAMME DETAILLE

!r?_§_[!)Ëi = Départ de Roissy à 13 h 30 par Vol AF 274

Le 9 mai : Arrivée à Tokyo à 14 h 30 . Accueil à l'aéroport de M. GérardSICLET , attaché scientifique à

l'ambassade de France et du Pr. UYAMAde l'Université de Tokyo.

16 h 30 : visite de l'ambassade de France

17 h : installation au centre culturel Franco-Japonais

18 h : visite du Dr Hase, du département Géothermie duService Géologique

Le 10_mai : B h ; Départ en compagnie du Dr Ogawa du Service Géologiquepour Kyushu par avion (fig. i)

9 h : arrivée à Kumamoto et visite du volcan ASO en compagniede h. Takashima

18 h : retour à Sijiyu.

Le 11 mai : B h : départ de Sijiyu

9 h : visite des champs géothermiques et des stations de Otakeet de Hatchoubaru CKyusu Electric Co)

16 h : visites des sites géothermiques de Beppu avec MM. Katoet Itai, chef et adjoint du département de la planificaticet du développement de la Préfecture de Beppu.

- Le 12 mai : 9 h : départ en train de Beppu pour Miyazaki

14h-1B h : Trajet Miyazaki - Kirishima en voiturevisite des volcans de la région de Kirishima : Karakuni,Shimoe et Takachicho

20 h : diner avec M. Uchiyama , chef géophysicien au départementexploration de Nittetsu mining Co.

Le 13 mai : Visite du champ géothermique de Kirishima en compagnie de M.Uchiyamctrajet Kirishima - Kagoshima en voiture.

I_ Mission Géothermie JAPON

M 1978 - J. VARET

PROGRAMME DETAILLE

!r?_§_[!)Ëi = Départ de Roissy à 13 h 30 par Vol AF 274

Le 9 mai : Arrivée à Tokyo à 14 h 30 . Accueil à l'aéroport de M. GérardSICLET , attaché scientifique à

l'ambassade de France et du Pr. UYAMAde l'Université de Tokyo.

16 h 30 : visite de l'ambassade de France

17 h : installation au centre culturel Franco-Japonais

18 h : visite du Dr Hase, du département Géothermie duService Géologique

Le 10_mai : B h ; Départ en compagnie du Dr Ogawa du Service Géologiquepour Kyushu par avion (fig. i)

9 h : arrivée à Kumamoto et visite du volcan ASO en compagniede h. Takashima

18 h : retour à Sijiyu.

Le 11 mai : B h : départ de Sijiyu

9 h : visite des champs géothermiques et des stations de Otakeet de Hatchoubaru CKyusu Electric Co)

16 h : visites des sites géothermiques de Beppu avec MM. Katoet Itai, chef et adjoint du département de la planificaticet du développement de la Préfecture de Beppu.

- Le 12 mai : 9 h : départ en train de Beppu pour Miyazaki

14h-1B h : Trajet Miyazaki - Kirishima en voiturevisite des volcans de la région de Kirishima : Karakuni,Shimoe et Takachicho

20 h : diner avec M. Uchiyama , chef géophysicien au départementexploration de Nittetsu mining Co.

Le 13 mai : Visite du champ géothermique de Kirishima en compagnie de M.Uchiyamctrajet Kirishima - Kagoshima en voiture.

- 3

Le 14 mai : départ de Kagoshima, visite du volcan actif Sakurajima,visite de l'observatoire volcanologique de l'universitéde Kyoto, Disaster Prevention Research Institute CD. P.R.I.)sous la conduite de M. Nishi responsable de la section séismeset déformations crustales de cet observatoire .(Retour Tokyo)

Le 15 mai : Visite de l'université de Tokyo en compagnie du Pr Uyama etconférence sur le thème "Hot plumes and mantle heterogeneitiesin Afar and Iceland".

réunion avec MM. N. Manshard, Kobori, Tsubori, Tsuboi , Wanatabe.

diner avec les Prs Aramaki et liyama.

Le 16 mai : ,,.....- 4. j. - t . i. - t .j -, , x. Visite du département géologie et minéralogie de 1 universitéde Tokyo en compagnie du Pr liyama , puis du EarthquaqueResearch Institute (E.R.I. ] en compagnie du Pr Aramaki.

Le_17_mai : Visite de l'Agence Nationale de Météorologie CG.M.A.) , sectionde Volcanologie, sous la direction du Pr. Ohno responsable dusecteur sismologie - volcanologie . Visite de l'institut géo¬graphique national. Conférence à la maison Franco-Japonaisesur le thème "Derive des continents et tectonique des plaques :

exemple de l'Afar".

Le 18 mai : ., ,. ^. ,__,. . .,. -^ le matin : reunion du M I T I avec les responsables du projetgéothermique (M. Koshikawa) du "sunshine project"

l'après-midi : conférence au service géologique du Japon surle thème : "relation entre types de magmas et structures tec¬toniques et volcaniques en Afar".

Réunion avec MM. Suyama (chef du département de recherche géo¬thermique), Sumi, Hase, Agawa et Ohno sur les programmes géo¬thermiques japonais et français.

Dîner avec MM. Suyama, Hase et Agawa.

Le 19 mai : le matin : visite du service géologique de Japon, branche deTokyo, en compagnie du Pr liyama et de M. Hase.

A midi : déjeuner avec M. Jacquot, attaché scientifique al'ambassade du Japon

14 h- 17 h : conférence è l'association d'énergie géothermiquedu Japon sur le thème "La géothermie en France etl'utilisation des fluides géothermiques basse tem¬pérature" .

Le 20 mai : Départ pour Hokkaido par avion, et visite des volcans Shikotsuet Usu en compagnie du Pr Aramaki.

Le 21 mai : Suite de la visite des volcans d'Hokkaido: site géothermiquede Nigorikawa, volcan Mori. Déplacement en train à Morioka ;

départ du Pr Aramaki et arrivée du Dr Hase de Tokyo (GSJ)

- 3

Le 14 mai : départ de Kagoshima, visite du volcan actif Sakurajima,visite de l'observatoire volcanologique de l'universitéde Kyoto, Disaster Prevention Research Institute CD. P.R.I.)sous la conduite de M. Nishi responsable de la section séismeset déformations crustales de cet observatoire .(Retour Tokyo)

Le 15 mai : Visite de l'université de Tokyo en compagnie du Pr Uyama etconférence sur le thème "Hot plumes and mantle heterogeneitiesin Afar and Iceland".

réunion avec MM. N. Manshard, Kobori, Tsubori, Tsuboi , Wanatabe.

diner avec les Prs Aramaki et liyama.

Le 16 mai : ,,.....- 4. j. - t . i. - t .j -, , x. Visite du département géologie et minéralogie de 1 universitéde Tokyo en compagnie du Pr liyama , puis du EarthquaqueResearch Institute (E.R.I. ] en compagnie du Pr Aramaki.

Le_17_mai : Visite de l'Agence Nationale de Météorologie CG.M.A.) , sectionde Volcanologie, sous la direction du Pr. Ohno responsable dusecteur sismologie - volcanologie . Visite de l'institut géo¬graphique national. Conférence à la maison Franco-Japonaisesur le thème "Derive des continents et tectonique des plaques :

exemple de l'Afar".

Le 18 mai : ., ,. ^. ,__,. . .,. -^ le matin : reunion du M I T I avec les responsables du projetgéothermique (M. Koshikawa) du "sunshine project"

l'après-midi : conférence au service géologique du Japon surle thème : "relation entre types de magmas et structures tec¬toniques et volcaniques en Afar".

Réunion avec MM. Suyama (chef du département de recherche géo¬thermique), Sumi, Hase, Agawa et Ohno sur les programmes géo¬thermiques japonais et français.

Dîner avec MM. Suyama, Hase et Agawa.

Le 19 mai : le matin : visite du service géologique de Japon, branche deTokyo, en compagnie du Pr liyama et de M. Hase.

A midi : déjeuner avec M. Jacquot, attaché scientifique al'ambassade du Japon

14 h- 17 h : conférence è l'association d'énergie géothermiquedu Japon sur le thème "La géothermie en France etl'utilisation des fluides géothermiques basse tem¬pérature" .

Le 20 mai : Départ pour Hokkaido par avion, et visite des volcans Shikotsuet Usu en compagnie du Pr Aramaki.

Le 21 mai : Suite de la visite des volcans d'Hokkaido: site géothermiquede Nigorikawa, volcan Mori. Déplacement en train à Morioka ;

départ du Pr Aramaki et arrivée du Dr Hase de Tokyo (GSJ)

Le_22_mai : Départ de Morioka en compagnie de MM. Hase et Sato (JMC) pourla station géothermique de Takinoue. Visite de Takinoue (champgéothermique de JMC et station de production électrique de Tohokuelectrícele sous la direction de M. K. Genetu) .

Retour à Morioka , visite du centre de recherche géothermiquede JMC à Morioka, diner avec MM. Katagiri et Sato (JMC)

Le_23_mai : Départ de Morioka en compagnie de M. Takanohashi (JMC) et visitedu champ de Mutsukawa le matin sous la direction de M. K.Onishidirecteur de la station .

Déjeuner à JMC et départ pour Onuma.Visite du champ de Onuma sous la direction de M. Ito de Mitsubishi

Le 24 mai : Retour à Tokyo par train

Dîner avec. MM. liyama et Guermeur

Le 25 mai : Réunion de travail avec MM. liyama et SuyamaObjet : Coopération Franco-Japonaise

Réunion de travail avec MM. Yoshiba et Koshikawa au MITI surla coopération Franco-Japonaise dans le domaine de la Géothermie

Réunion avec M. Jacquot : bilan de la mission

Diner avec MM. liyama, Sakuyama et Takahashi de l'Universitéde Tokyo.

Le 26 mai : Départ pour Paris par vol AF 269 par le nouvel aéroport deTokyo-Narita .

(Les mesures de sécurité inimaginables Imposent un départ de Tokyoà B h 30 pour un décollage à 12 h 50 !)

Le_22_mai : Départ de Morioka en compagnie de MM. Hase et Sato (JMC) pourla station géothermique de Takinoue. Visite de Takinoue (champgéothermique de JMC et station de production électrique de Tohokuelectrícele sous la direction de M. K. Genetu) .

Retour à Morioka , visite du centre de recherche géothermiquede JMC à Morioka, diner avec MM. Katagiri et Sato (JMC)

Le_23_mai : Départ de Morioka en compagnie de M. Takanohashi (JMC) et visitedu champ de Mutsukawa le matin sous la direction de M. K.Onishidirecteur de la station .

Déjeuner à JMC et départ pour Onuma.Visite du champ de Onuma sous la direction de M. Ito de Mitsubishi

Le 24 mai : Retour à Tokyo par train

Dîner avec. MM. liyama et Guermeur

Le 25 mai : Réunion de travail avec MM. liyama et SuyamaObjet : Coopération Franco-Japonaise

Réunion de travail avec MM. Yoshiba et Koshikawa au MITI surla coopération Franco-Japonaise dans le domaine de la Géothermie

Réunion avec M. Jacquot : bilan de la mission

Diner avec MM. liyama, Sakuyama et Takahashi de l'Universitéde Tokyo.

Le 26 mai : Départ pour Paris par vol AF 269 par le nouvel aéroport deTokyo-Narita .

(Les mesures de sécurité inimaginables Imposent un départ de Tokyoà B h 30 pour un décollage à 12 h 50 !)

- 5 -

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Fig 1 : Géographie du Japon et itinéraire : Kyushu, Tokyo, HokkaidoNord Honshu.

Observer dédoublement de l'arc inculaire au Sud de Tokyo(Arc Est et Arc Ouest)

6 -

PERSONNALITES RENCONTREES AU JAPON

Pr ABADA Professeur de sismologie, institut de géophysique de l'Uni¬versité de Tokyo.

Pr ARAMAKI Directeur de l'institut de recherches sur les tremblements deterre à l'université de Tokyo.Responsable d'une bonne partie des programmes universitairesen volcanologie, et membre de la comission internationaleSoufrière.

M. DANGE Ambassadeur de France au Japon.

Dr FUJII Assistant de Pr KUSHIRO (Washington-Tokyo). Etudie la pétrolo¬gie du manteau. A participé au Leg 45 IPOD.

Dr FUKUYAMA Assistant du Pr Kurshiro. Etude volcanologique du volcanSakurajima.

M. K. GENENTU Directeur de la station géothermique de Takinoue TohokuElectric Co.

M. GUERNEUR Directeur de la maison Franco-Japonaise de Tokyo.Professeur de Physique (physique du solide) à l'universitéde Marseille 2.

M. H. HAMADA Ingénieur geothermicien (francophone) 3.7.13 Igusa SuginamikuTokyo.

M. M. HANASHI : Adjoint de M. Koshikawa au "Sunshine project".

Dr J.B. HANSON LOWE: Géologue d'exploration à Shell Co, retraité, installé àTokyo, passioné de judo, très dynamique.

Dr HASE Spécialiste de "remote sensing" c'est à dire de l'étude àdistance des phénomènes volcaniques. Il travaille au Japon surl'utilisation de l'imagerie infra-rouge en prospection géother¬mique, après quelques années aux USA CStandford et G.S.J; oùil a travaillé sur le champ géothermique de Connaît).

6 -

PERSONNALITES RENCONTREES AU JAPON

Pr ABADA Professeur de sismologie, institut de géophysique de l'Uni¬versité de Tokyo.

Pr ARAMAKI Directeur de l'institut de recherches sur les tremblements deterre à l'université de Tokyo.Responsable d'une bonne partie des programmes universitairesen volcanologie, et membre de la comission internationaleSoufrière.

M. DANGE Ambassadeur de France au Japon.

Dr FUJII Assistant de Pr KUSHIRO (Washington-Tokyo). Etudie la pétrolo¬gie du manteau. A participé au Leg 45 IPOD.

Dr FUKUYAMA Assistant du Pr Kurshiro. Etude volcanologique du volcanSakurajima.

M. K. GENENTU Directeur de la station géothermique de Takinoue TohokuElectric Co.

M. GUERNEUR Directeur de la maison Franco-Japonaise de Tokyo.Professeur de Physique (physique du solide) à l'universitéde Marseille 2.

M. H. HAMADA Ingénieur geothermicien (francophone) 3.7.13 Igusa SuginamikuTokyo.

M. M. HANASHI : Adjoint de M. Koshikawa au "Sunshine project".

Dr J.B. HANSON LOWE: Géologue d'exploration à Shell Co, retraité, installé àTokyo, passioné de judo, très dynamique.

Dr HASE Spécialiste de "remote sensing" c'est à dire de l'étude àdistance des phénomènes volcaniques. Il travaille au Japon surl'utilisation de l'imagerie infra-rouge en prospection géother¬mique, après quelques années aux USA CStandford et G.S.J; oùil a travaillé sur le champ géothermique de Connaît).

- 7 -

M.

M.

Pr

S.

H.

HASEGAWA

IGA

UYAMA

Adjoint de M. Ohuchi (Société Okura)

Directeur de l'association japonaise d'énergie géothermique.

Après une dizaine d'années de recherche en minéralogie expé¬rimentale au Japon, tant à l'université que dans l'industrieprivée (mise au point de matériaux médicaux), M. liyama passequelques années aux USA puis s'établit en France où il resteune vingtaine d'années comme maître puis directeur de recher¬ches au CNRS.

En 1976, il rentre à Tokyo pour occuper la chaire de GéologieAppliquée de l'université. C'est le Pr liyama qui a organisémon séjour au Japon, prévu de longue date lors de contactsavec lui-même et le Pr Kushiro.

M. J. ITOH : Directeur de l'office de Kazuno de développement de la géother¬mie, Sté Mitsubishi.

M. JACQUOT Attaché culturel à l'ambassade de France de Tokyo. Maîtrede recherches au CNRS (détaché)

M. K. KATAGIRI Chef de la division du développement géothermique, JapanMetals S Chemicals Co.

MM. KATO et ITAI: Respectivement Directeur et Directeur Adjoint du départementde la planification et du développement de la préfecture d'Oita.

Pr KOBQRI Maître de conférences en géographie à la Faculté. des Sciencesde l'Université de Tokyo francophone, prépare un colloquefranco-japonais de géographie (sujet : le port)

M. KOSHIKAWA Chef du programme géothermie du projet "AMORE" (SunshineProject, pour les énergies nouvelles) du M I T I.

M. H. KUDODA : Directeur de l'Office du développement de l'énergiegéothermique, géophysicien, Sté Mitsubishi.

M. W. MANSHARD Directeur des programmes de ressources naturelles. Universitédes Nations Unies à Tokyo. Responsable de l'organisation d'uneconférence internationale de géothermie devant se tenir àKey Rjavik en juillet 1978.

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M.

M.

Pr

S.

H.

HASEGAWA

IGA

UYAMA

Adjoint de M. Ohuchi (Société Okura)

Directeur de l'association japonaise d'énergie géothermique.

Après une dizaine d'années de recherche en minéralogie expé¬rimentale au Japon, tant à l'université que dans l'industrieprivée (mise au point de matériaux médicaux), M. liyama passequelques années aux USA puis s'établit en France où il resteune vingtaine d'années comme maître puis directeur de recher¬ches au CNRS.

En 1976, il rentre à Tokyo pour occuper la chaire de GéologieAppliquée de l'université. C'est le Pr liyama qui a organisémon séjour au Japon, prévu de longue date lors de contactsavec lui-même et le Pr Kushiro.

M. J. ITOH : Directeur de l'office de Kazuno de développement de la géother¬mie, Sté Mitsubishi.

M. JACQUOT Attaché culturel à l'ambassade de France de Tokyo. Maîtrede recherches au CNRS (détaché)

M. K. KATAGIRI Chef de la division du développement géothermique, JapanMetals S Chemicals Co.

MM. KATO et ITAI: Respectivement Directeur et Directeur Adjoint du départementde la planification et du développement de la préfecture d'Oita.

Pr KOBQRI Maître de conférences en géographie à la Faculté. des Sciencesde l'Université de Tokyo francophone, prépare un colloquefranco-japonais de géographie (sujet : le port)

M. KOSHIKAWA Chef du programme géothermie du projet "AMORE" (SunshineProject, pour les énergies nouvelles) du M I T I.

M. H. KUDODA : Directeur de l'Office du développement de l'énergiegéothermique, géophysicien, Sté Mitsubishi.

M. W. MANSHARD Directeur des programmes de ressources naturelles. Universitédes Nations Unies à Tokyo. Responsable de l'organisation d'uneconférence internationale de géothermie devant se tenir àKey Rjavik en juillet 1978.

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M.I. NAKAMURA Chef de la division de prospection géothermique à la SociétéJapan Metals & Chemicals Co.

J'ai connu M. Nakamura à Addis Abeba, où il a été temporai¬rement chef du projet géothermique des Nations Unies.

M. NISHI Responsable de la section séismes et déformation crustalede l'observatoire volcanologique du Sakurajima, Institutde recherche et de prévention des désastres. Universitéde Kyoto.

Dr OGAWA Chef du service de géophysique du département d'explorationgéothermique du GSJ.Spécialiste de gravimétrie et de sismique. Antérieurementresponsable de prospection pétrolière. Connaît l'IFP oùil a fait un séjour chez M. Gras.

Pr OGIMA Maître de conférences à l'institut de géophysique.Datations (k/Ar at Rb/Sr).

Dr OHNO Chef de la section sismologie et volcanologie à l'agencenationale météo (G. N.A.)

M. OHNO Volcanologue au Service Géologique du Japon.Responsable du programme d'étude géologique des volcansjaponais (qui permettront l'établissement de cartes de risques)

Responsable du programme géodynamique japonais.

M. R. OHUCHI Directeur-Adjoint du département des affaires commercialesau département du développement de l'énergie et des techno¬logies nouvelles à la société OKURA. Auteur d'une brochureen japonais sur la géothermie en France.

M. K. ONISHI Directeur de la station géothermique de Matsukawa, JapanMetals and Chemicals Co.

Dr SAKUYAMA Assistant à l'université de Tokyo ; étude de systèmes expé¬rimentaux (basaltes dosés avec Co etc..)

- 8

M.I. NAKAMURA Chef de la division de prospection géothermique à la SociétéJapan Metals & Chemicals Co.

J'ai connu M. Nakamura à Addis Abeba, où il a été temporai¬rement chef du projet géothermique des Nations Unies.

M. NISHI Responsable de la section séismes et déformation crustalede l'observatoire volcanologique du Sakurajima, Institutde recherche et de prévention des désastres. Universitéde Kyoto.

Dr OGAWA Chef du service de géophysique du département d'explorationgéothermique du GSJ.Spécialiste de gravimétrie et de sismique. Antérieurementresponsable de prospection pétrolière. Connaît l'IFP oùil a fait un séjour chez M. Gras.

Pr OGIMA Maître de conférences à l'institut de géophysique.Datations (k/Ar at Rb/Sr).

Dr OHNO Chef de la section sismologie et volcanologie à l'agencenationale météo (G. N.A.)

M. OHNO Volcanologue au Service Géologique du Japon.Responsable du programme d'étude géologique des volcansjaponais (qui permettront l'établissement de cartes de risques)

Responsable du programme géodynamique japonais.

M. R. OHUCHI Directeur-Adjoint du département des affaires commercialesau département du développement de l'énergie et des techno¬logies nouvelles à la société OKURA. Auteur d'une brochureen japonais sur la géothermie en France.

M. K. ONISHI Directeur de la station géothermique de Matsukawa, JapanMetals and Chemicals Co.

Dr SAKUYAMA Assistant à l'université de Tokyo ; étude de systèmes expé¬rimentaux (basaltes dosés avec Co etc..)

- 9

Dr. SANO Chef du département "outre-mer" au service géologique duJapon.Responsable de la section "étranger" à l'association japo¬naise de géothermie.

Dr S. SATO Directeur du service géologique du Japon, stratigrapbe,auteur de plusieurs ouvrages sur la géologie du charbon.

M. W. SHEARER : Adjoint de M.W. Manshard (américain, a fait ses étudesde physique à Orsay)/

Dr SHIMASAKI Assistant du Pr liyama. Etude de la minéralogie des graniteset des skarns.

M. G. SICLET : Attaché Scientifique près l'ambassade de France au Japon.

M. SUYAMA Chef du département des recherches géothermiques au ServiceGéologique du Japon. Ex-stagiaire en France (Nancy et CEA

Fontenay et exploitations d'uranium en France).

Dr TAKAHASHI Assistant à l'université de Tokyo : étude des roches alcalinesdu Japon et de leurs nodules ultrabasiques.

Mr TAKASHIMA Géologue (cartographe de terrain) au Service Géologique duJapon . Cartographie des volcans Aso et Kuju dans l'îlede Kinshu.

Pr. TSUBOI : Professeur (retraité) de minéralogie et pétrographie àl'Université de Tokyo.

M. UCHIYAMA : Chef géophysicien au département exploration de la Nittetsumining Co, responsable de la prospection géothermique dusite de Kirishima.

Pr WANATABE : Professeur de géologie appliquée à l'université de Tokyo.

Dr YOSHIDA : Responsable du projet "AMORE" à l'Agence Industrielle scien¬tifique et technologique (A.I.S.T.) du ministère de l'indus¬trie du Japon (M.I.T.I.)

MM. H. YOSHINOBU : Ingénieur Réservoir ÇK. SATO : Géologue j J. M. C.Y. FUJII : Géochimiste L

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Dr. SANO Chef du département "outre-mer" au service géologique duJapon.Responsable de la section "étranger" à l'association japo¬naise de géothermie.

Dr S. SATO Directeur du service géologique du Japon, stratigrapbe,auteur de plusieurs ouvrages sur la géologie du charbon.

M. W. SHEARER : Adjoint de M.W. Manshard (américain, a fait ses étudesde physique à Orsay)/

Dr SHIMASAKI Assistant du Pr liyama. Etude de la minéralogie des graniteset des skarns.

M. G. SICLET : Attaché Scientifique près l'ambassade de France au Japon.

M. SUYAMA Chef du département des recherches géothermiques au ServiceGéologique du Japon. Ex-stagiaire en France (Nancy et CEA

Fontenay et exploitations d'uranium en France).

Dr TAKAHASHI Assistant à l'université de Tokyo : étude des roches alcalinesdu Japon et de leurs nodules ultrabasiques.

Mr TAKASHIMA Géologue (cartographe de terrain) au Service Géologique duJapon . Cartographie des volcans Aso et Kuju dans l'îlede Kinshu.

Pr. TSUBOI : Professeur (retraité) de minéralogie et pétrographie àl'Université de Tokyo.

M. UCHIYAMA : Chef géophysicien au département exploration de la Nittetsumining Co, responsable de la prospection géothermique dusite de Kirishima.

Pr WANATABE : Professeur de géologie appliquée à l'université de Tokyo.

Dr YOSHIDA : Responsable du projet "AMORE" à l'Agence Industrielle scien¬tifique et technologique (A.I.S.T.) du ministère de l'indus¬trie du Japon (M.I.T.I.)

MM. H. YOSHINOBU : Ingénieur Réservoir ÇK. SATO : Géologue j J. M. C.Y. FUJII : Géochimiste L

10

ABREVIATIONS UTILISEES

T. E. P. : Tonne équivalent pétrole

M. I. T. I. : Ministère international de l'industrie et du commerce japonais

A.I.S.T. : Agence industrielle des sciences et technologie (dépendant du MITI)

sorte d'équivalent d'une DGRST française qui serait placée sous

tutelle du ministère de l'industrie.

G.S.J. : Service géologique du japon , sous tutelle de l'AIST (MITI)

K.E.C. : Kyushu electric company

T. E.C. : Tohoku electric company

E.P.D.C. : Electric power department corporation

H. E.C. P. : Hokkaido electric power company

J.M.C. : Japan heavy metal and chemical Co

G.E.R.D.C. : Geothermal Energy and Research Development Company

J.G.E.D.C. : Japan Geothermal Energy Development Center

J.G.E.A. : Japan Geothermal Energy Association.

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ABREVIATIONS UTILISEES

T. E. P. : Tonne équivalent pétrole

M. I. T. I. : Ministère international de l'industrie et du commerce japonais

A.I.S.T. : Agence industrielle des sciences et technologie (dépendant du MITI)

sorte d'équivalent d'une DGRST française qui serait placée sous

tutelle du ministère de l'industrie.

G.S.J. : Service géologique du japon , sous tutelle de l'AIST (MITI)

K.E.C. : Kyushu electric company

T. E.C. : Tohoku electric company

E.P.D.C. : Electric power department corporation

H. E.C. P. : Hokkaido electric power company

J.M.C. : Japan heavy metal and chemical Co

G.E.R.D.C. : Geothermal Energy and Research Development Company

J.G.E.D.C. : Japan Geothermal Energy Development Center

J.G.E.A. : Japan Geothermal Energy Association.

11

ADRESSES UT I LES

AMBASSADE DE FRANCE

11-44, 4 chôme Minami ArabuMinato - KuTOKYO - 106

Tél. (473 0 171).

GEOLOGICAL SURVEY OF JAPAN

N° 8, Ichigaya-Kawada-Chon, Shinjuku-kuTOKYO, JAPAN.

JAPAN GEOTHERMAL ENERGY ASSOCIATION

Yurakucho Denki Bldg. , 1-7-1, Yuraku^choChiyoda-kuTOKYO 100.

MITSUBISHI METAL Co, LTD

1-5-2 OhtemachiChiyoda - KuTOKYO, JAPAN.

Tél. (03) 270-8451,

TOSHIBA

1-6, Uchisaiwaicho 1 - Chôme,Chiyoda-r-KuTOKYO 100, JAPAN.

JAPAN METAL AND CHEMICALS Co, LTD

24, Ukai Takizawa '- muraIwate - Gun - Iwate - KenJAPAN.

NITTETSU MINING Co, LTD

3-2 Maronouchi 2 -ChômeChiyoda-Ku ,TOKYO, JAPAN.

OKURA AND Co, LTD

3-6, Ginza Nichome, Chuo^KuTOKYO 104,JAPAN.

11

ADRESSES UT I LES

AMBASSADE DE FRANCE

11-44, 4 chôme Minami ArabuMinato - KuTOKYO - 106

Tél. (473 0 171).

GEOLOGICAL SURVEY OF JAPAN

N° 8, Ichigaya-Kawada-Chon, Shinjuku-kuTOKYO, JAPAN.

JAPAN GEOTHERMAL ENERGY ASSOCIATION

Yurakucho Denki Bldg. , 1-7-1, Yuraku^choChiyoda-kuTOKYO 100.

MITSUBISHI METAL Co, LTD

1-5-2 OhtemachiChiyoda - KuTOKYO, JAPAN.

Tél. (03) 270-8451,

TOSHIBA

1-6, Uchisaiwaicho 1 - Chôme,Chiyoda-r-KuTOKYO 100, JAPAN.

JAPAN METAL AND CHEMICALS Co, LTD

24, Ukai Takizawa '- muraIwate - Gun - Iwate - KenJAPAN.

NITTETSU MINING Co, LTD

3-2 Maronouchi 2 -ChômeChiyoda-Ku ,TOKYO, JAPAN.

OKURA AND Co, LTD

3-6, Ginza Nichome, Chuo^KuTOKYO 104,JAPAN.

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II-InTRODUCTION sur la GEOTHERMIE AU JaPON

HISTOIRE DU DEVELOPPEt-lENT DE LA GEXDTHER-IIE AU JAPON

L'utilisation des eaux chaudes pour les bains et les traitementsthérapeutiques remonte aux temps les plus anciens. Des cherchemos de l'uni¬versité de Kyushu ont réalisé le premier prototype de générateur électriqueà vapeur géothermique (1 kw) en 1940. La compagnie de forage Tone réaliseune centrale de 8 kw dans la péninsule d'Izu en 19H6. L'agence industriellede technologie , créée dans l'après-guerre , réalise une centrale de 30 kW dansla région de Beppu en 1951, et les recherches de Kyushu Electric Co (K.E.C. ) commen¬cèrent sur le champ de Otake en 1953.

Une période de désillusion a suivi ces premiers efforts (techniquesgéophysiques et de forages insuffisantes , absence de champ à vapeur sèche),de sorte que ce n'est qu'après le succès néo-zélandais à Wairakei (1958)que l'intérêt pour la géothermie vint, au Japon. Une centrale expérimentalede 30 kW était mise en chantier à Hakone (Kowakadani) en 1960, tandis quedes recherches intensives étaient menées par le service géologique (GSJ)à Matsukawa . L'association japonaise pour l'énergie géothermique était créela même année. Ce regain d'intérêt venait également de l'influence américaine :

12,5 MW géothermiques étaient installés aux geysers en 1960.

C'est en septembre 1965 que la première centrale industrielle japo¬naise (J.M.C.) entrait en fonction sur le site étudié par le GSJ (22 MW àMatsukawa), soit un an après la centrale russe de Pousetzca au Kamchatka (5MW).L'année suivante, K.E.C. mettait en fonctionnement 13 MW â Otake.

En 1968, E.P.D.C. installe le centre de recherche géothermique surle site d' Oniko.be. Mitsubishi met en fonctionnement 10 MW à Onuma en 1973.Depuis, le nombre des champs en prospection et en développement s'est multiplié.

Les utilisations de la géothermie basse énergie sont très nombreuses,quoique toujours à petite échelle. Il existe à l'heure actuelle environ 1500hotels ou installations touristiques exploitant des sources chaudes ou desforages peu profonds. La croissance de cette industrie a été particulièrementrapide ces dernières années, les débits exploités doublent tous les 4 ans(730.000 1/min en 1966 , 1.330.000 1/min en 1969, etc..) . Diverses utilisationsagricoles, médicinales et industrielles de petites dimensions ont égalementété développées ici et là.

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II-InTRODUCTION sur la GEOTHERMIE AU JaPON

HISTOIRE DU DEVELOPPEt-lENT DE LA GEXDTHER-IIE AU JAPON

L'utilisation des eaux chaudes pour les bains et les traitementsthérapeutiques remonte aux temps les plus anciens. Des cherchemos de l'uni¬versité de Kyushu ont réalisé le premier prototype de générateur électriqueà vapeur géothermique (1 kw) en 1940. La compagnie de forage Tone réaliseune centrale de 8 kw dans la péninsule d'Izu en 19H6. L'agence industriellede technologie , créée dans l'après-guerre , réalise une centrale de 30 kW dansla région de Beppu en 1951, et les recherches de Kyushu Electric Co (K.E.C. ) commen¬cèrent sur le champ de Otake en 1953.

Une période de désillusion a suivi ces premiers efforts (techniquesgéophysiques et de forages insuffisantes , absence de champ à vapeur sèche),de sorte que ce n'est qu'après le succès néo-zélandais à Wairakei (1958)que l'intérêt pour la géothermie vint, au Japon. Une centrale expérimentalede 30 kW était mise en chantier à Hakone (Kowakadani) en 1960, tandis quedes recherches intensives étaient menées par le service géologique (GSJ)à Matsukawa . L'association japonaise pour l'énergie géothermique était créela même année. Ce regain d'intérêt venait également de l'influence américaine :

12,5 MW géothermiques étaient installés aux geysers en 1960.

C'est en septembre 1965 que la première centrale industrielle japo¬naise (J.M.C.) entrait en fonction sur le site étudié par le GSJ (22 MW àMatsukawa), soit un an après la centrale russe de Pousetzca au Kamchatka (5MW).L'année suivante, K.E.C. mettait en fonctionnement 13 MW â Otake.

En 1968, E.P.D.C. installe le centre de recherche géothermique surle site d' Oniko.be. Mitsubishi met en fonctionnement 10 MW à Onuma en 1973.Depuis, le nombre des champs en prospection et en développement s'est multiplié.

Les utilisations de la géothermie basse énergie sont très nombreuses,quoique toujours à petite échelle. Il existe à l'heure actuelle environ 1500hotels ou installations touristiques exploitant des sources chaudes ou desforages peu profonds. La croissance de cette industrie a été particulièrementrapide ces dernières années, les débits exploités doublent tous les 4 ans(730.000 1/min en 1966 , 1.330.000 1/min en 1969, etc..) . Diverses utilisationsagricoles, médicinales et industrielles de petites dimensions ont égalementété développées ici et là.

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300 km

Fig;_2 : Carte Géologique simplifiée du Japonthermales

I Yunosawa3 Alosamupuri5 Showa-shinzan7 Esan9 O-sorczan

il Okiura13 Zcnigawa15 Tamagawa17 Toshichi19 Amihari21 Kuroyu23 Koyasu25 Arayu27 Dai •29 Narugo31 Yunohuma33 Tsuchiyu35 Uandjifunkayu37 Mytthjnzawa39 Küsalsu-iCSihopA] Koziiwa43 Yuddfiiika45 Wal.ura47 ftj

51 NuLanoyu53 lua m a55 Yunuhunnzawa57 Suuzan59 I/uOthimaM At^fawaf.!* Yaiiu''S Mineíi7 Yunominc'•y B.TPu-inran7| Yufuin

A6g10121416182022242628303234363840424446485052545058(ß626466f,R70

Wat. otoNoboribeisuShikabcShinioburoSuKayuKami-toroVo

MalsukawaTakinoucKawaragcOyuDoroyuOnikobcNukayiiniiiScnamiNojiShinyuSunlogoyaManzaHoppoRcnpcKuronapi

and Fukcno-yu!

jYakcynmaKuzu

Owal. udani

ShiraiaShimül.amoTumuraS i rüh j m a

12 Oíale

Fig1_3 : Carte et liste des sources thermales du Japon à une

température supérieure à 90°C.

•j/èï^-^SfrVc/--

•A $ i \Mh'~ w * % r \••• -

i *' í f i/ ' :

? f i *•/ > •

Traitement des Hémorrohoides après bain de vapeur aux SourcesThermales de MIYANOSHITA HOKOUE (estampe japonaise , 1811)

- 15 -

Tableau 1

UTILISATION NON ELECTRIQUE DE LA GEOTHERMIE AU JAPON

(sites importants)

Localisation

MATSUKAWA

Geoth. St JMC

OTAKE & HAT¬CHOBARU

ONUMA Geothe.Sté Mitsubishi

BEPPU

Villes deMORIOKA etSHIZUKUISHI

Eau Geothermal eProdui te

échange vapeur-eau derivière 15 mS/h, 75°C

Otake : 370 m3/hHatchoburu:190 mS/h= donne 79°Céchange eau geother-male /eau de rivières

15 m3/h d'eau de lacéchangée avec eau géo¬thermale (60-70°C)

Production disperséedifficile à estimerau total (t=74°-140°C)

échange eau géother¬male/eau de rivièreKakkonda (2000 mS/h)

Utilisateur, Dimensionetc.

Village de Matsuo(Stat -tion toxiristique situéeà 5,5km de la station)

Maisons indi.: 110 ^Hotels : 30 yimS/h

Logements et instal¬lations voisines

(15 mS/h)

Nombreux consomma¬teurs dispersés.Utilisation toxjris-tique, balnéaire etpour qqes serres

(2.000 m2)

Chauffage urbain ,des routes

serres, tourisme.

Sté Productrice

HACHIMANTAIHot Spring Dt Co

KYOSHU ElectricCo

KAZUMO City

Puits indivi¬duels

(100-350m)

Date de laMise en Fonc.

1971

1977

1972

ancien

1978(projet)

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Tableau 1

UTILISATION NON ELECTRIQUE DE LA GEOTHERMIE AU JAPON

(sites importants)

Localisation

MATSUKAWA

Geoth. St JMC

OTAKE & HAT¬CHOBARU

ONUMA Geothe.Sté Mitsubishi

BEPPU

Villes deMORIOKA etSHIZUKUISHI

Eau Geothermal eProdui te

échange vapeur-eau derivière 15 mS/h, 75°C

Otake : 370 m3/hHatchoburu:190 mS/h= donne 79°Céchange eau geother-male /eau de rivières

15 m3/h d'eau de lacéchangée avec eau géo¬thermale (60-70°C)

Production disperséedifficile à estimerau total (t=74°-140°C)

échange eau géother¬male/eau de rivièreKakkonda (2000 mS/h)

Utilisateur, Dimensionetc.

Village de Matsuo(Stat -tion toxiristique situéeà 5,5km de la station)

Maisons indi.: 110 ^Hotels : 30 yimS/h

Logements et instal¬lations voisines

(15 mS/h)

Nombreux consomma¬teurs dispersés.Utilisation toxjris-tique, balnéaire etpour qqes serres

(2.000 m2)

Chauffage urbain ,des routes

serres, tourisme.

Sté Productrice

HACHIMANTAIHot Spring Dt Co

KYOSHU ElectricCo

KAZUMO City

Puits indivi¬duels

(100-350m)

Date de laMise en Fonc.

1971

1977

1972

ancien

1978(projet)

16 -

SITUATIOfJ ETERGETIQUE DU JAPOf^

La consommation énergétique du Japon a été multipliée par 4^1 - de100 millions de Tep à 408 millions de Tep- entre 1960 et 1974. Ceci représenteun taux de croissance annuel de 11 % soit le double du taux de croissancemondial moyen.

Le Japon arrive ainsi en seconde position -parmi les pays noncommunistes- derrière les Etats-Unis. En énergie consommée par tête d'ha¬bitant , le Japon est dans une situation analogue aux principaux paysd'Europe. Le Japon importe 89% de son énergie, dont 74,2 % sous formede pétrole (1974).

En parallèle avec son programme ëlectronucléaire , le Japon a lancéen 1974 un programme ambitieux de recherche sur des énergies nouvelles renou¬velables et non polluantes, appelé projet "Aurore" (Sunshine Project). Ladénomination est destinée à marquer "1 ' aube d'un temps nouveau où l'hommevivra en harmonie avec les ressources naturelles de la terre et son environ¬nement ."^

De nombreuses sociétés privées japonaises sont intéressées par lagéothermie, certaines depuis une vingtaine d'années. Il s'agit de sociétésélectriques, minières et industrielles. La distribution de l'énergie électri¬que au Japon est confiée à \in certain nombre de sociétés privées qui -danschaque région- ont le monopole de la distribution de l'électricité, les prixde vente étant contrôlés par l'état.

16 -

SITUATIOfJ ETERGETIQUE DU JAPOf^

La consommation énergétique du Japon a été multipliée par 4^1 - de100 millions de Tep à 408 millions de Tep- entre 1960 et 1974. Ceci représenteun taux de croissance annuel de 11 % soit le double du taux de croissancemondial moyen.

Le Japon arrive ainsi en seconde position -parmi les pays noncommunistes- derrière les Etats-Unis. En énergie consommée par tête d'ha¬bitant , le Japon est dans une situation analogue aux principaux paysd'Europe. Le Japon importe 89% de son énergie, dont 74,2 % sous formede pétrole (1974).

En parallèle avec son programme ëlectronucléaire , le Japon a lancéen 1974 un programme ambitieux de recherche sur des énergies nouvelles renou¬velables et non polluantes, appelé projet "Aurore" (Sunshine Project). Ladénomination est destinée à marquer "1 ' aube d'un temps nouveau où l'hommevivra en harmonie avec les ressources naturelles de la terre et son environ¬nement ."^

De nombreuses sociétés privées japonaises sont intéressées par lagéothermie, certaines depuis une vingtaine d'années. Il s'agit de sociétésélectriques, minières et industrielles. La distribution de l'énergie électri¬que au Japon est confiée à \in certain nombre de sociétés privées qui -danschaque région- ont le monopole de la distribution de l'électricité, les prixde vente étant contrôlés par l'état.

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LE PROJET "AURORE" (Sunshine Project)

Le Ministère International du Commerce et de l'Industrie (MITI)par l'intermédiaire de l'agence pour la science industrielle et la tech¬nologie (AIST, équivalent de la D.G. R.S. T.) a lancé en 1974 un importantprogramme de recherche pour de nouvelles sources d'énergie : solaire,géothermie, hydrogène , gazéification de charbon. Doté en 1976 d'un budgetde 50.3000 millions de Yens, soit 1 milliard de Francs, l'AIST a consacré92 millions de F. la même année au projet Aurore, soit le dixième environde son budget .

Le projet Aurore s'étend de 1974 à 2000 et croît régulièrement.La géothermie y obtient la part du lion , puisqu'1/3 du budget totallui est consacré ( 30 millions de F . , soit un peu plus que le programmesolaire). L'AIST est également responsable des programmes de coopérationinternationaux dans le domaine de la recherche. Dans le domaine des éner¬gies nouvelles, des accords ont été signés avec la France, l'Allemagne,les USA etc.

OBJECTIFS DE DEVELOPPEMENT TECHNOLOGIQUE (Tableau 2)

1. Méthgdes_d^exgl oration

Les méthodes actuelles d'exploration géothermique sont largementhéritées des méthodes pétrolières. De nouvelles techniques doivent êtremises au point pour l'exploration des champs profonds et en particulierl'utilisation des volcans et des roches non fracturées.

En plus des développements technologiques, des études doivent êtreréalisées pour déterminer les conditions de formation des réservoirs géother¬miques. Le développement de travaux de recherche fondamentaux sur les champsgéothermiques est donc considéré comme essentiel , aussi bien pour les métho¬des d'exploration que de gestion (réservoir ingeneering) .

2 . leçhni gues_de_forages_géothermi gués

Afin de forer des roches à haute température (300-400°C) le dévelop¬pement de nouvelles techniques de forage est nécessaire, en particulier parl'utilisation de matériaux résistants aux hautes températures et à la corrosion,De telles contraintes doivent s'appliquer à l'avenir non seulement aux machinesde forages, mais aussi aux instruments de logging qui doivent être résistantsà la températiore , à la pression et à la corrosion.

17

LE PROJET "AURORE" (Sunshine Project)

Le Ministère International du Commerce et de l'Industrie (MITI)par l'intermédiaire de l'agence pour la science industrielle et la tech¬nologie (AIST, équivalent de la D.G. R.S. T.) a lancé en 1974 un importantprogramme de recherche pour de nouvelles sources d'énergie : solaire,géothermie, hydrogène , gazéification de charbon. Doté en 1976 d'un budgetde 50.3000 millions de Yens, soit 1 milliard de Francs, l'AIST a consacré92 millions de F. la même année au projet Aurore, soit le dixième environde son budget .

Le projet Aurore s'étend de 1974 à 2000 et croît régulièrement.La géothermie y obtient la part du lion , puisqu'1/3 du budget totallui est consacré ( 30 millions de F . , soit un peu plus que le programmesolaire). L'AIST est également responsable des programmes de coopérationinternationaux dans le domaine de la recherche. Dans le domaine des éner¬gies nouvelles, des accords ont été signés avec la France, l'Allemagne,les USA etc.

OBJECTIFS DE DEVELOPPEMENT TECHNOLOGIQUE (Tableau 2)

1. Méthgdes_d^exgl oration

Les méthodes actuelles d'exploration géothermique sont largementhéritées des méthodes pétrolières. De nouvelles techniques doivent êtremises au point pour l'exploration des champs profonds et en particulierl'utilisation des volcans et des roches non fracturées.

En plus des développements technologiques, des études doivent êtreréalisées pour déterminer les conditions de formation des réservoirs géother¬miques. Le développement de travaux de recherche fondamentaux sur les champsgéothermiques est donc considéré comme essentiel , aussi bien pour les métho¬des d'exploration que de gestion (réservoir ingeneering) .

2 . leçhni gues_de_forages_géothermi gués

Afin de forer des roches à haute température (300-400°C) le dévelop¬pement de nouvelles techniques de forage est nécessaire, en particulier parl'utilisation de matériaux résistants aux hautes températures et à la corrosion,De telles contraintes doivent s'appliquer à l'avenir non seulement aux machinesde forages, mais aussi aux instruments de logging qui doivent être résistantsà la températiore , à la pression et à la corrosion.

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Tableau 2 : Projet "Aurore" (budget 1974 à 1978)

PLANNED FY 1978 BUDGET FOR "SUNSHINE PROJECT" (unit 100 million yen)

Projects

SolarEnergy

GeothermalEnergy

Coal Gasification andLiquefaction

HydrogenEnergy

SupportingResearch andManagement

Total Budget'**

FY 1974

8.7

5.6

2.6

3.3

2.4

22.7

FY 1975

n.o

11.4-

6.7

4.8

3.2

37.0

FY 1976

14.6

15.5

7.2

5.2

3.7

46.1

FY 1977

15.0

15.6

7.5

5.2

5.6

48.9

FY 1978

20.3

9.8

+ 10Develop¬ment GTH

10.7

5.9

8.3

55.0

Work plan in FY 1978

Construction of 1 MW Solar thermal powergeneration plant (2 types)

Basic experiments on Solar thermal powergeneration

System operation of solar house (4 types)

New material exploitationExperiments of photo-voltaic powergeneration

Operation of 1 MW Binary cycle powergeneration plant (2 types)

/ National survey on geothermal energy \*/ resources 1

1 Exploration of large scale geothermal /

\ reservoir /Feasibility study of volcanic power generation

R & D on new exploration methods

Study on reinjection mechanism

Designing of 7000m'/day gasification plantOperation of Coal liquefaction plant(Solvolysis Method)

Experiment for development of coal gasification processes

/ 5 t/day plant operation and 40t/day plant V*1 construction for development of low BTU j

\ gasification process /Basic study of plasma gasification

Basic research on coal liquefaction

Manufacturing of Hydrogen

Construction of 20 Nm'/h test plant bywater electrolysis

Feasibility study on new utilization of hydrogen

Total energy system

Exploitation of seeds technology

Management of R & 0

( )-... Financed by the Special Account for Promotion of Power Resources.

( )*... Financed by the Special Account for Coal and Petroleum, which amount excluded in this charL

.... Total Budget do not include Special Accounts (*, ).

- 18

Tableau 2 : Projet "Aurore" (budget 1974 à 1978)

PLANNED FY 1978 BUDGET FOR "SUNSHINE PROJECT" (unit 100 million yen)

Projects

SolarEnergy

GeothermalEnergy

Coal Gasification andLiquefaction

HydrogenEnergy

SupportingResearch andManagement

Total Budget'**

FY 1974

8.7

5.6

2.6

3.3

2.4

22.7

FY 1975

n.o

11.4-

6.7

4.8

3.2

37.0

FY 1976

14.6

15.5

7.2

5.2

3.7

46.1

FY 1977

15.0

15.6

7.5

5.2

5.6

48.9

FY 1978

20.3

9.8

+ 10Develop¬ment GTH

10.7

5.9

8.3

55.0

Work plan in FY 1978

Construction of 1 MW Solar thermal powergeneration plant (2 types)

Basic experiments on Solar thermal powergeneration

System operation of solar house (4 types)

New material exploitationExperiments of photo-voltaic powergeneration

Operation of 1 MW Binary cycle powergeneration plant (2 types)

/ National survey on geothermal energy \*/ resources 1

1 Exploration of large scale geothermal /

\ reservoir /Feasibility study of volcanic power generation

R & D on new exploration methods

Study on reinjection mechanism

Designing of 7000m'/day gasification plantOperation of Coal liquefaction plant(Solvolysis Method)

Experiment for development of coal gasification processes

/ 5 t/day plant operation and 40t/day plant V*1 construction for development of low BTU j

\ gasification process /Basic study of plasma gasification

Basic research on coal liquefaction

Manufacturing of Hydrogen

Construction of 20 Nm'/h test plant bywater electrolysis

Feasibility study on new utilization of hydrogen

Total energy system

Exploitation of seeds technology

Management of R & 0

( )-... Financed by the Special Account for Promotion of Power Resources.

( )*... Financed by the Special Account for Coal and Petroleum, which amount excluded in this charL

.... Total Budget do not include Special Accounts (*, ).

19 -

L'amélioration des techniques de déviation des forages et de frac¬turation des roches sont également des problèmes essentiels à résoudre.

L'ensemble doit permettre l'extraction d'énergie géothermique àgrande profondeur (3000 - 4000 m), qui doit constituer le stade prochain dedéveloppement géothermique. Un programme de coopération a été établi avecles états-unis pour le développement des recherches sur les roches chaudessèches.

3. Génération_d^éleçtriçit|_à_gartir_des_eaux_çhau

L'utilisation actuelle des champs géothermiques japonais se limiteà l'exploitation énergétique de la vapeur. Or dans bien des cas, les fluidesproduits sont constitués pour les 3/4 de l'eau chaude contre 1/4 seulementde vapeur. La génération d'électricité à partir de centrales à fluide binaire(fréon ou isobutane) doit faire l'objet de recherches et de développementsnouveaux. Des unités de ce type existent aux USA et en URSS, mais la construc¬tion d'unités de grosse dimension reste encore du domaine des "cartons". Ilest donc nécessaire de développer la technologie dans ce domaine, et d'établirdans le même temps des techniques de transport des fluides mixtes eau-vapeur.

^' yÍlll§§ÍÍ2[!_dly§!!^lfiée_de_la_géothermie

La participation de la géothermie au développement régional sous desformes autres que la production électrique doit être développée dans le butde réduire les coûts de production . Le développement de systèmes intégrésdoit permettre dans le même temps de mieux résoudre les problèmes environne¬mentaux de la géothermie (rejets thermiques, réinjection etc.).

PROGRAMME DE RECHERCHE GEOTHERMIQUE DU PROJET "AURORE"

Le programme comme à la fois les aspects prospection (mise au pointde méthodes , découverte de champs) et les aspects développements (centraleetc. . ) .

! î§9!]D2l99l§_92yr_llÊXgloratign_et_V extract! on_de_Véne

- Mise au point de méthodes permettant de préciser les ressourcesgéothermiques, de les explorer et de les atteindre par forages(technologie de forages à haute températiire) .

19 -

L'amélioration des techniques de déviation des forages et de frac¬turation des roches sont également des problèmes essentiels à résoudre.

L'ensemble doit permettre l'extraction d'énergie géothermique àgrande profondeur (3000 - 4000 m), qui doit constituer le stade prochain dedéveloppement géothermique. Un programme de coopération a été établi avecles états-unis pour le développement des recherches sur les roches chaudessèches.

3. Génération_d^éleçtriçit|_à_gartir_des_eaux_çhau

L'utilisation actuelle des champs géothermiques japonais se limiteà l'exploitation énergétique de la vapeur. Or dans bien des cas, les fluidesproduits sont constitués pour les 3/4 de l'eau chaude contre 1/4 seulementde vapeur. La génération d'électricité à partir de centrales à fluide binaire(fréon ou isobutane) doit faire l'objet de recherches et de développementsnouveaux. Des unités de ce type existent aux USA et en URSS, mais la construc¬tion d'unités de grosse dimension reste encore du domaine des "cartons". Ilest donc nécessaire de développer la technologie dans ce domaine, et d'établirdans le même temps des techniques de transport des fluides mixtes eau-vapeur.

^' yÍlll§§ÍÍ2[!_dly§!!^lfiée_de_la_géothermie

La participation de la géothermie au développement régional sous desformes autres que la production électrique doit être développée dans le butde réduire les coûts de production . Le développement de systèmes intégrésdoit permettre dans le même temps de mieux résoudre les problèmes environne¬mentaux de la géothermie (rejets thermiques, réinjection etc.).

PROGRAMME DE RECHERCHE GEOTHERMIQUE DU PROJET "AURORE"

Le programme comme à la fois les aspects prospection (mise au pointde méthodes , découverte de champs) et les aspects développements (centraleetc. . ) .

! î§9!]D2l99l§_92yr_llÊXgloratign_et_V extract! on_de_Véne

- Mise au point de méthodes permettant de préciser les ressourcesgéothermiques, de les explorer et de les atteindre par forages(technologie de forages à haute températiire) .

20

2- l?9bD2l22l§_B2y!r_l§_Br9^y9il2D_^lllê9îîrlçlil_l_B§rîl!r-d§_ll§Ëy-ç!!!§yd§

- Développement de centrales à fluide binaire à haute performanceà mettre en fonctionnement dans les années 1980

3' I§Ç[]D2l29i§_B2y!2_d§s_systëmes_de_grgduçtign_d^énergie_à_Bart

- Développement de systèmes de production d'énergie de grande capacitéà partir des volcans, à mettre en fonctionnement dans les années 1990.

4- I§2t!D2l29lE_^lyÍlIͧ§ÍÍ2D_!í)ylíl2l§_^§-l-ED§!23ͧ-3§2í!2§!r!ílÍ9y§

- Développement des applications de la géothermie du chauffage centralaux applications agricoles et autres.

5 l2CbD2l22ÍE-22yr_l§_B!2ɧ9!ry§ÍÍ2D_y§_l.!.EDyl!r2DD§!])EDÍ

Chacun de ces thèmes fait l'objet de plannings détaillésde recherches à long terme (1974- 2000 , voir Tableau ) , à moyenterme (année fiscale) .

Plus récemment (1978) il a été décidé de séparer le pro¬gramme en deux :

. aide au développement des champs géothermiques, mise au point dematériels etc., essentiellement confiés aux sociétés privées et leurssubstituts :la "Compagnie de recherche et de développement géothermique"et"' le centre japonais de développement de l'énergie géothermique"d'une part,

. et d'autre part, recherche sur les champs profonds, l'utilisationde l'énergie des volcans et des roches non fracturées, confiéesaux agences nationales dépendant du ministère de l'industrie(G.S.J. , Government Industrial Research Institutes, NationalResearch Institute for Pollution and Ressources).

En 1978, le budget géothermie est passé â 2 milliardsde yen environ, soit 40 millions de Francs; c'est la rubrique quia connu les plus fortes croissances parmi les recherches sur l'éner¬gie du MITI. Cette somme est répartie pour moitié environ entrefinancement de recherche pour un développement immédiat (sociétésprivées) et de recherche pour un développement à long terme (labo¬ratoires et instituts d'état).

20

2- l?9bD2l22l§_B2y!r_l§_Br9^y9il2D_^lllê9îîrlçlil_l_B§rîl!r-d§_ll§Ëy-ç!!!§yd§

- Développement de centrales à fluide binaire à haute performanceà mettre en fonctionnement dans les années 1980

3' I§Ç[]D2l29i§_B2y!2_d§s_systëmes_de_grgduçtign_d^énergie_à_Bart

- Développement de systèmes de production d'énergie de grande capacitéà partir des volcans, à mettre en fonctionnement dans les années 1990.

4- I§2t!D2l29lE_^lyÍlIͧ§ÍÍ2D_!í)ylíl2l§_^§-l-ED§!23ͧ-3§2í!2§!r!ílÍ9y§

- Développement des applications de la géothermie du chauffage centralaux applications agricoles et autres.

5 l2CbD2l22ÍE-22yr_l§_B!2ɧ9!ry§ÍÍ2D_y§_l.!.EDyl!r2DD§!])EDÍ

Chacun de ces thèmes fait l'objet de plannings détaillésde recherches à long terme (1974- 2000 , voir Tableau ) , à moyenterme (année fiscale) .

Plus récemment (1978) il a été décidé de séparer le pro¬gramme en deux :

. aide au développement des champs géothermiques, mise au point dematériels etc., essentiellement confiés aux sociétés privées et leurssubstituts :la "Compagnie de recherche et de développement géothermique"et"' le centre japonais de développement de l'énergie géothermique"d'une part,

. et d'autre part, recherche sur les champs profonds, l'utilisationde l'énergie des volcans et des roches non fracturées, confiéesaux agences nationales dépendant du ministère de l'industrie(G.S.J. , Government Industrial Research Institutes, NationalResearch Institute for Pollution and Ressources).

En 1978, le budget géothermie est passé â 2 milliardsde yen environ, soit 40 millions de Francs; c'est la rubrique quia connu les plus fortes croissances parmi les recherches sur l'éner¬gie du MITI. Cette somme est répartie pour moitié environ entrefinancement de recherche pour un développement immédiat (sociétésprivées) et de recherche pour un développement à long terme (labo¬ratoires et instituts d'état).

Tableau 3 : Planning du projet "Aurore" (Sunshine Project)

Research Items

1. Geothermal Energy Exploration andExtraction Technology

(1) Exploration Method for Geo¬thermal Resources

(2) Well Logging Technique

(3) High-Temperature Drilling

2. Hot Water Power GeneratingTechnology

(1) Development of Material forGeothermal Application

(2) Development of High EfficiencyHeat Exchanger

(3) Binary Cycle Geothermal PowerGenerating System

3. Volcanic Power GeneratingTechnology

(1) Dry Ilot-Rock Fracturing

(2) Artificial Hot-Water SystemFormation

(3) Volcanic and Dry Hot-Rock PowerGenerating System

A. Multi-Purpose Use of GeothermalEnergy

5. Environmental Preservation

6. Testing Facilities for GeothermalPurpose

Vilk '^ 1980

7 Year

1981 '^ 1985

5 Year

1986 'V' 1990

5 Year

1991 '^' 1995

5 Year

Indirect Exploration Direct Exploration, Geothermal Reservoir Engineering

High Temperature Well Logging Data Analysis (ZSO'C)

High Temperature Drilling System and Well Formation (AOO'C)

Binary Cycle PlantDe sign 'Cons true tions"Test Run

10 MW

Composite Cycle PlantDe sign 'Const ruction*Test Run

50 MW

Elucidation of Thermal & Mechanical Property of Hot RockElucidation of Fracturing Mechanism

Formation, Confirmation, and Control

Survey, Design, Construction, Test Run10 MW

Transportation System

Design, Construction,

Multi-Purpose Use

Test

10) MW

1996 «x/ 2000

5 Year

I

Tableau 3 : Planning du projet "Aurore" (Sunshine Project)

Research Items

1. Geothermal Energy Exploration andExtraction Technology

(1) Exploration Method for Geo¬thermal Resources

(2) Well Logging Technique

(3) High-Temperature Drilling

2. Hot Water Power GeneratingTechnology

(1) Development of Material forGeothermal Application

(2) Development of High EfficiencyHeat Exchanger

(3) Binary Cycle Geothermal PowerGenerating System

3. Volcanic Power GeneratingTechnology

(1) Dry Ilot-Rock Fracturing

(2) Artificial Hot-Water SystemFormation

(3) Volcanic and Dry Hot-Rock PowerGenerating System

A. Multi-Purpose Use of GeothermalEnergy

5. Environmental Preservation

6. Testing Facilities for GeothermalPurpose

Vilk '^ 1980

7 Year

1981 '^ 1985

5 Year

1986 'V' 1990

5 Year

1991 '^' 1995

5 Year

Indirect Exploration Direct Exploration, Geothermal Reservoir Engineering

High Temperature Well Logging Data Analysis (ZSO'C)

High Temperature Drilling System and Well Formation (AOO'C)

Binary Cycle PlantDe sign 'Cons true tions"Test Run

10 MW

Composite Cycle PlantDe sign 'Const ruction*Test Run

50 MW

Elucidation of Thermal & Mechanical Property of Hot RockElucidation of Fracturing Mechanism

Formation, Confirmation, and Control

Survey, Design, Construction, Test Run10 MW

Transportation System

Design, Construction,

Multi-Purpose Use

Test

10) MW

1996 «x/ 2000

5 Year

I

22

OBJECTIFS GEOTHERMIQUES DU JAPON

Si le programme "Axirore" est ambitieux, les objectifs à atteindrene le sont pas moins piiisqu'il s'agit de produire 48.000 MW en l'an 2000par géothermie , les puissances installées et la progression dans le déve¬loppement des recherches et des centrales en production permettent deconsidérer ces objectifs comme raisonnables :

Année

Pxiissanceinstallée

(MW)

1965

22

1970

32

1975

67

1978

145

1980

238

Le plan à long terme de production énergétique par géothermieest le suivant :

\Méthode

Année n.

1980

1985

1990

2000

TECHNOLOGIECONVENTIONNELLE

Génération d'éner¬gie à partir devapeur des réser¬voirs superficiels

238

500 - 1000

3000

19500

NOUVELLES TECHNOLOGIESSunshine Project)

Génération d'éner¬gie â partir devapeur des réser¬voirs profonds

200

2150

12000

Génération d'éner¬gie électrique àpartir des eauxchaudes géotherma.

2

210

910

11000

Génération d'énergieà partir des volcanset H.D.R.

5.500

TOTAL

(MW)

240

310-1410

5060

48000

22

OBJECTIFS GEOTHERMIQUES DU JAPON

Si le programme "Axirore" est ambitieux, les objectifs à atteindrene le sont pas moins piiisqu'il s'agit de produire 48.000 MW en l'an 2000par géothermie , les puissances installées et la progression dans le déve¬loppement des recherches et des centrales en production permettent deconsidérer ces objectifs comme raisonnables :

Année

Pxiissanceinstallée

(MW)

1965

22

1970

32

1975

67

1978

145

1980

238

Le plan à long terme de production énergétique par géothermieest le suivant :

\Méthode

Année n.

1980

1985

1990

2000

TECHNOLOGIECONVENTIONNELLE

Génération d'éner¬gie à partir devapeur des réser¬voirs superficiels

238

500 - 1000

3000

19500

NOUVELLES TECHNOLOGIESSunshine Project)

Génération d'éner¬gie â partir devapeur des réser¬voirs profonds

200

2150

12000

Génération d'éner¬gie électrique àpartir des eauxchaudes géotherma.

2

210

910

11000

Génération d'énergieà partir des volcanset H.D.R.

5.500

TOTAL

(MW)

240

310-1410

5060

48000

23

Tableau 4

UTILISATION DE LA GEOTHERMIE POUR LA PRODUCTION ELECTRIQUE AU JAPON

SITES GEOTHERMIQUES EXPLOITES OU EN COURS D'INSTALLATION

(JUIN 1978)

Nom du Site Localisation Compagnie Remarques Date Avancement desTravaux-Puis.

MATSUKAWA

TAKINOUE

NIGORIKAWA

SATJUNAN

KIRISHIMA

OTAKE

hachobaru

ONIKOBE

YAKE DAKE

ONUMA

JOZANKEI

SINGAN(Hachi-mantai )

Près/Matsu^awa

Près HokkaidoMori

Kirishima(île de Kiushu)

Ile de KiushuHAKKONDA

HOhi (Kiushu)

It II

JAPAN HEAVY METAL AND

CHEMICAL Co (J.M.C.)

Korikoma

Alpes Kita

Près Mutsukawa

ShiribetsuIburi

Il tl

ti II

JAPEX (Sa Petrol.Japan)

MITTETSU Mining

KIUSHU ELECTRIC Co

Il II

ELECTRIC POWER Dt.Corpo . ( Dengan )

MITSUI Mining

MITSUBISHI Mining

NIPPON Mining Co

démarre 26 mai(testé à 50MW)

La puissance esttombée à7.5 MW

( entartrage )

actuellement à 23MW

(en développement)

actuellement àl2.5MW(en développement)

La puissance est de8.6. MW (prob;réin. )

1963

1978

1980

1967

1977

1975

1974

22 MW

50 MW

(?) 50 MW

Exploration

Exploration

10 MW

50 MW

25 MW

Exploration

10 MW

Exploration

238 MW

(dont 145 effec¬tués en 1978)

23

Tableau 4

UTILISATION DE LA GEOTHERMIE POUR LA PRODUCTION ELECTRIQUE AU JAPON

SITES GEOTHERMIQUES EXPLOITES OU EN COURS D'INSTALLATION

(JUIN 1978)

Nom du Site Localisation Compagnie Remarques Date Avancement desTravaux-Puis.

MATSUKAWA

TAKINOUE

NIGORIKAWA

SATJUNAN

KIRISHIMA

OTAKE

hachobaru

ONIKOBE

YAKE DAKE

ONUMA

JOZANKEI

SINGAN(Hachi-mantai )

Près/Matsu^awa

Près HokkaidoMori

Kirishima(île de Kiushu)

Ile de KiushuHAKKONDA

HOhi (Kiushu)

It II

JAPAN HEAVY METAL AND

CHEMICAL Co (J.M.C.)

Korikoma

Alpes Kita

Près Mutsukawa

ShiribetsuIburi

Il tl

ti II

JAPEX (Sa Petrol.Japan)

MITTETSU Mining

KIUSHU ELECTRIC Co

Il II

ELECTRIC POWER Dt.Corpo . ( Dengan )

MITSUI Mining

MITSUBISHI Mining

NIPPON Mining Co

démarre 26 mai(testé à 50MW)

La puissance esttombée à7.5 MW

( entartrage )

actuellement à 23MW

(en développement)

actuellement àl2.5MW(en développement)

La puissance est de8.6. MW (prob;réin. )

1963

1978

1980

1967

1977

1975

1974

22 MW

50 MW

(?) 50 MW

Exploration

Exploration

10 MW

50 MW

25 MW

Exploration

10 MW

Exploration

238 MW

(dont 145 effec¬tués en 1978)

24 -

III -Organisation de la géothermie au Japon

Les principaux intervenants en géothermie au Japon sont :

! L§§_§§!rïi9§i_^ê_!r§çb§!rç!3Ë_^liî§î_^ÊB§D^§Q5_^y_iiIII» ^^^"^ i® servicegéologique est en 1' occurence le principal partenaire (1), le départementgéothermie du G.S.J» assure l'inventaire des sites d'intérêt géothermique,les prospections géologiques , géophysiques et géochimiques de base, etéventuellement des forages de reconnaissance . Il ne peut participer auxexploitations , et joue par contre le rôle de consultant pour les sociétésprivées .

2' 0§§_Br29!ri!!)(!)§§_!!!iïîê§_^y_92yïÊrDÊ!r§Dt » <î^i assurent sur financementd'état des études de base et des forages de reconnaissance. Ces travauxsont confiés aux sociétés privées par l'intermédiaire de sociétés relaisappelées "Compagnie de recherche et de développement géothermique" (G.E.R.D.C.)et "Centre Japonais de développement de l'énergie géothermique" (J.G.E.D.C.).

Cette situation curieuse est due au fait que le ministère ne peut sxibventionnerdirectement les sociétés privées . Ces sociétés relais , sous contrôle privéreçoivent le financement d'état par l'Agence des Sciences et de TechnologieIndustrielle (AIST) qui dépend du ministère international du commerce etde l'industrie (MITI).

3' 9yEl9yEi_ri9Í2DI_ÍB!rlf§9Íy!r§§_§y_^EB2Dl consacrent des investissementsau développement des applications de la géothermie. C'est le cas par exemplede la Province de BEPPU (Kjmshu).

^' 0§§_l2Çliîil_Brlïi§§_9yl_22DÎ!r2l§DÎ_I§_2r2^y25i2D_9Ê2î!]ÊriDl9yÊ_§y_!ÎâB2D

Ces sociétés , soit réalisent elles-mêmes les recherches de base et les in¬vestissements des forages, soit se contentent d'exploiter ou de développerdes champs mis en évidence par les recherches du G.S.J. ou celles financéespar l'AIST.

On peut distinguer :

4.1. Les sociétés d'électricité et d'électronique : KyushuElectrical Co, Dengen Electric Co.

4.2. Les sociétés minières (qui reconvertissent leurs investissementsactuel lement pas assez productifs dans les métaux non ferreux,le cuivre en particulier) : Nittetsu mining, Mitsui min'ng,Mitsubishi mining, Dowa mining.

4.3. Les sociétés pétrolières : Japex, Idemitsu oil co.

4.4. Les industries chimiques : Nippon Heavy Chemical co.

(1) les autres institutions du MITI travaillant dans ce secteur sont =

L'institut gouvernemental de recherche industrielle de Touhoku, NationalResearch Institute for Pollution and Ressources , etc..

24 -

III -Organisation de la géothermie au Japon

Les principaux intervenants en géothermie au Japon sont :

! L§§_§§!rïi9§i_^ê_!r§çb§!rç!3Ë_^liî§î_^ÊB§D^§Q5_^y_iiIII» ^^^"^ i® servicegéologique est en 1' occurence le principal partenaire (1), le départementgéothermie du G.S.J» assure l'inventaire des sites d'intérêt géothermique,les prospections géologiques , géophysiques et géochimiques de base, etéventuellement des forages de reconnaissance . Il ne peut participer auxexploitations , et joue par contre le rôle de consultant pour les sociétésprivées .

2' 0§§_Br29!ri!!)(!)§§_!!!iïîê§_^y_92yïÊrDÊ!r§Dt » <î^i assurent sur financementd'état des études de base et des forages de reconnaissance. Ces travauxsont confiés aux sociétés privées par l'intermédiaire de sociétés relaisappelées "Compagnie de recherche et de développement géothermique" (G.E.R.D.C.)et "Centre Japonais de développement de l'énergie géothermique" (J.G.E.D.C.).

Cette situation curieuse est due au fait que le ministère ne peut sxibventionnerdirectement les sociétés privées . Ces sociétés relais , sous contrôle privéreçoivent le financement d'état par l'Agence des Sciences et de TechnologieIndustrielle (AIST) qui dépend du ministère international du commerce etde l'industrie (MITI).

3' 9yEl9yEi_ri9Í2DI_ÍB!rlf§9Íy!r§§_§y_^EB2Dl consacrent des investissementsau développement des applications de la géothermie. C'est le cas par exemplede la Province de BEPPU (Kjmshu).

^' 0§§_l2Çliîil_Brlïi§§_9yl_22DÎ!r2l§DÎ_I§_2r2^y25i2D_9Ê2î!]ÊriDl9yÊ_§y_!ÎâB2D

Ces sociétés , soit réalisent elles-mêmes les recherches de base et les in¬vestissements des forages, soit se contentent d'exploiter ou de développerdes champs mis en évidence par les recherches du G.S.J. ou celles financéespar l'AIST.

On peut distinguer :

4.1. Les sociétés d'électricité et d'électronique : KyushuElectrical Co, Dengen Electric Co.

4.2. Les sociétés minières (qui reconvertissent leurs investissementsactuel lement pas assez productifs dans les métaux non ferreux,le cuivre en particulier) : Nittetsu mining, Mitsui min'ng,Mitsubishi mining, Dowa mining.

4.3. Les sociétés pétrolières : Japex, Idemitsu oil co.

4.4. Les industries chimiques : Nippon Heavy Chemical co.

(1) les autres institutions du MITI travaillant dans ce secteur sont =

L'institut gouvernemental de recherche industrielle de Touhoku, NationalResearch Institute for Pollution and Ressources , etc..

- 25

5. Par ailleurs deux groupes industriels contrôlent la fabrication desturbines géothermales sur le marché japonais et occupent une placetrès forte (plus de 50% des turbines installées) sur le marchémondial (USA, Amérique latine, Philippines).

5.1. Mitsubishi

5.2. Toshiba (geysers - USA, Philippines, Mexique).

6' !:!5§§2CÍEÍl2!3 iíaE2[!ll§E_22yr_lllD§!C9lE_9§2ít!§!r!!!l9y§' sorte de syndicatou association professionnelle de type "Société Savante" qui regroupe lesdifférentes sociétés privées et techniciens du public et du privé travail¬lant en géothermie. C'est à la fois un centre d'échange et d'informationet un groupe de pression à l'intérieior du Japon.

LE SERVICE GEOLOGIQUE DU JAPON

Le Service Géologique du Japon a été fondé en 1882 pour étudierla géologie et les ressources naturelles du Japon. Les activités du G.S.J.se sont développées ces dernières années autour des branches d'activitésuivantes :

1. Classification de la géologie du Japon et des mers voisines(Collecte des données de base)

2. Prospection, développement et utilisation des ressourcesminérales

3. Prévention des risques géologiques et géologie de l'environnement

4. Développements techniques et méthodologiques(prospection, analyse etc)

5. Coopération scientifique internationale, échanges techniqueset coopération économique.

De gros programmes existent avec les Philippines (matériauxcéramiques, cuivre), l'Indonésie (géologie, géothermie, matériaux deconstruction), la Thai lande (recherche Nb, Te, Zn, géothermie),l'Inde et la Corée (sécurité dans les mines)

5. Banque de données

7. Assistance technique et consultation dans les secteurs de la géologieet les programmes de développement locaux

8. Publications et diffusion des informations.

- 25

5. Par ailleurs deux groupes industriels contrôlent la fabrication desturbines géothermales sur le marché japonais et occupent une placetrès forte (plus de 50% des turbines installées) sur le marchémondial (USA, Amérique latine, Philippines).

5.1. Mitsubishi

5.2. Toshiba (geysers - USA, Philippines, Mexique).

6' !:!5§§2CÍEÍl2!3 iíaE2[!ll§E_22yr_lllD§!C9lE_9§2ít!§!r!!!l9y§' sorte de syndicatou association professionnelle de type "Société Savante" qui regroupe lesdifférentes sociétés privées et techniciens du public et du privé travail¬lant en géothermie. C'est à la fois un centre d'échange et d'informationet un groupe de pression à l'intérieior du Japon.

LE SERVICE GEOLOGIQUE DU JAPON

Le Service Géologique du Japon a été fondé en 1882 pour étudierla géologie et les ressources naturelles du Japon. Les activités du G.S.J.se sont développées ces dernières années autour des branches d'activitésuivantes :

1. Classification de la géologie du Japon et des mers voisines(Collecte des données de base)

2. Prospection, développement et utilisation des ressourcesminérales

3. Prévention des risques géologiques et géologie de l'environnement

4. Développements techniques et méthodologiques(prospection, analyse etc)

5. Coopération scientifique internationale, échanges techniqueset coopération économique.

De gros programmes existent avec les Philippines (matériauxcéramiques, cuivre), l'Indonésie (géologie, géothermie, matériaux deconstruction), la Thai lande (recherche Nb, Te, Zn, géothermie),l'Inde et la Corée (sécurité dans les mines)

5. Banque de données

7. Assistance technique et consultation dans les secteurs de la géologieet les programmes de développement locaux

8. Publications et diffusion des informations.

- 26 -

Le service géologique est organisé en neuf départements , eux-mêmessubdivisés en 2 à 4 services .

Le directeur du S.G.J. est M. S. SATO (stratigrapbe , connu pourses travaux sur le charbon) et son adjoint M. H.ISONI. Au total, le S.G.J.emploie environ 500 personnes dont 300 ingénieurs. Ils sont répartis soitau siège central (qui doit se déplacer l'an prochain dans une ville nouvelleau Nord de Tokyo) , soit dans des branches régionales.

On compte les départements suivants : Géologie (incluant volcanologieet géodynamique : M. ONO), ressources minérales, ressources combustibles, géo¬logie de l'environnement (incluant risques sismiques et hydrogéologie), géo¬physique, géologie marine, technologie (incluant laboratoires et forages)géothermie et recherches outre mer (étranger).

Le service géologique est placé sous tutelle du MITI (aIST ) quiexerce un contrôle étroit de ses activités. Ainsi le service géologique dujapon comme l'USGS, doit se limiter à un rôle de recherche et d'inventairedes ressources, mais en aucun cas ne doit participer au développement, stric¬tement confié aux sociétés privées.

Le budget total du S.G.J. est de 3.056 millions de yen soit del'ordre de 50 millions de Francs (chiffres 1976) . Un peu plus de la moitiéde ce total est consacré aux dépenses de personnel, le reste en "Rechercheet Développement".

1. Struçture_du_déBartement

Le département de recherche géothermique est dirigé par M. J. SUYAMA

qui est francophone ; il comporte 3 sections : géologie (resp. Y. Sumi), explo¬ration géophysique (resp. K. Ogawa) et physique des roches (resp. K. Baba).Cette dernière section est nouvelle .

2' PÍllí!!ÍͧÍl2G_d§§_2!2ÍDCÍB§l§§_22D§§_9l2Ít!E!r!!]Í9y§§_^y_^§B2G {'^^9- 5)

Le département de géothermie du service géologique du japona sélectionné 85 sites favorables au développement de l'énergie géothermique(Fig. 1). Ces sites peuvent être regroupés en 15 zones principalesréparties selon le tableau ci-après .

- 26 -

Le service géologique est organisé en neuf départements , eux-mêmessubdivisés en 2 à 4 services .

Le directeur du S.G.J. est M. S. SATO (stratigrapbe , connu pourses travaux sur le charbon) et son adjoint M. H.ISONI. Au total, le S.G.J.emploie environ 500 personnes dont 300 ingénieurs. Ils sont répartis soitau siège central (qui doit se déplacer l'an prochain dans une ville nouvelleau Nord de Tokyo) , soit dans des branches régionales.

On compte les départements suivants : Géologie (incluant volcanologieet géodynamique : M. ONO), ressources minérales, ressources combustibles, géo¬logie de l'environnement (incluant risques sismiques et hydrogéologie), géo¬physique, géologie marine, technologie (incluant laboratoires et forages)géothermie et recherches outre mer (étranger).

Le service géologique est placé sous tutelle du MITI (aIST ) quiexerce un contrôle étroit de ses activités. Ainsi le service géologique dujapon comme l'USGS, doit se limiter à un rôle de recherche et d'inventairedes ressources, mais en aucun cas ne doit participer au développement, stric¬tement confié aux sociétés privées.

Le budget total du S.G.J. est de 3.056 millions de yen soit del'ordre de 50 millions de Francs (chiffres 1976) . Un peu plus de la moitiéde ce total est consacré aux dépenses de personnel, le reste en "Rechercheet Développement".

1. Struçture_du_déBartement

Le département de recherche géothermique est dirigé par M. J. SUYAMA

qui est francophone ; il comporte 3 sections : géologie (resp. Y. Sumi), explo¬ration géophysique (resp. K. Ogawa) et physique des roches (resp. K. Baba).Cette dernière section est nouvelle .

2' PÍllí!!ÍͧÍl2G_d§§_2!2ÍDCÍB§l§§_22D§§_9l2Ít!E!r!!]Í9y§§_^y_^§B2G {'^^9- 5)

Le département de géothermie du service géologique du japona sélectionné 85 sites favorables au développement de l'énergie géothermique(Fig. 1). Ces sites peuvent être regroupés en 15 zones principalesréparties selon le tableau ci-après .

27 -

Íl9i_§ Carte des principaux sites géothermiques du Japon (101-185)

et des principales zones (1 â 15 , cf. tableau 5)

(G.S.J., 1977)

27 -

Íl9i_§ Carte des principaux sites géothermiques du Japon (101-185)

et des principales zones (1 â 15 , cf. tableau 5)

(G.S.J., 1977)

- 28 -

Tableau 5

LISTE DES PRINCIPALES ZONES GEOTHERMIQUES DU JAPON, AVEC INDICATION DE LEUR

DEVELOPPEMENT . CES ZONES PEUVENT ETRE LOCALISEES SUR LA FIGURE 5.

Numéro et Nom de la zone Sociétés privéesIntéressées au

développement

Centrale(MW)

Ile de Hokl<aido 4 zones(Usités)

6

Ile de Nord et Centre 9 zones(eOsites)'

Ile de Kiushu 2 zones(14sites)J

14

115

"AKAN

DAI SETSU-ZAN

SHIRIBETSU - IBURI

OSHIMA

HAKKODA

SINGAN

KURIKOMA

AZUMA

JOSHIMETSU

KITO ALPS

HOKURIKU

IZU

KII

HOMI

KIRISHIMA

Nippon Mining

Nippon heavy che. Co

Mitsui mining

Mitsubishi miningNippon heavy che. Co

It II II

Dengen Elec. Co

Dowa mining

Mitsui mining

Kyushu Elec. Co

Nittesu MiningJapex

20 Nigori-Kawa

10 Onuma20 Matsuka.50 Takinoue10 Onikobe

Yakedake

10 Otake50 Hachoba.

ra

KirishimaSatsuman

Chaque site a fait l'objet d'une étude de reconnaissance incluant :

température , géochimie et pH des principaux indices géothermaux , surface dedécharge, smrface de recharge, contexte géologique . Les critères utilisés poxirdéterminer l'intérêt géothermique des sites sont ceux du service géologique desUSA (USGS).

Ces sites ont ainsi pu être classés en fonction de ces critèreset le service géologique a déterminé les objectifs prioritaires des recherches.

- 28 -

Tableau 5

LISTE DES PRINCIPALES ZONES GEOTHERMIQUES DU JAPON, AVEC INDICATION DE LEUR

DEVELOPPEMENT . CES ZONES PEUVENT ETRE LOCALISEES SUR LA FIGURE 5.

Numéro et Nom de la zone Sociétés privéesIntéressées au

développement

Centrale(MW)

Ile de Hokl<aido 4 zones(Usités)

6

Ile de Nord et Centre 9 zones(eOsites)'

Ile de Kiushu 2 zones(14sites)J

14

115

"AKAN

DAI SETSU-ZAN

SHIRIBETSU - IBURI

OSHIMA

HAKKODA

SINGAN

KURIKOMA

AZUMA

JOSHIMETSU

KITO ALPS

HOKURIKU

IZU

KII

HOMI

KIRISHIMA

Nippon Mining

Nippon heavy che. Co

Mitsui mining

Mitsubishi miningNippon heavy che. Co

It II II

Dengen Elec. Co

Dowa mining

Mitsui mining

Kyushu Elec. Co

Nittesu MiningJapex

20 Nigori-Kawa

10 Onuma20 Matsuka.50 Takinoue10 Onikobe

Yakedake

10 Otake50 Hachoba.

ra

KirishimaSatsuman

Chaque site a fait l'objet d'une étude de reconnaissance incluant :

température , géochimie et pH des principaux indices géothermaux , surface dedécharge, smrface de recharge, contexte géologique . Les critères utilisés poxirdéterminer l'intérêt géothermique des sites sont ceux du service géologique desUSA (USGS).

Ces sites ont ainsi pu être classés en fonction de ces critèreset le service géologique a déterminé les objectifs prioritaires des recherches.

29 -

3 . Pr29!2§!])!!!§_^ltîy^Ê_^§§_§y§îl!r§l_!]yyï!2îbÊr!r§yî

Le département géothermie est actuellement l'un des plus actifset attire ces derniers temps beaucoup d'ingénieurs d'autres départements(géophysique par exemple). Il compte 22 ingénieurs à l'heure actuellemais reste en développement rapide.

Le département géothermie du J.G.S. a concentré ses travauxces dernières années sur l'étude des systèmes hydrothermaux . Il s'agitd'un programme de recherche fondamentale visant à préciser les systèmesde circulation de fluides dans les réservoirs géothermiques . .

Ce programme de recherche porte sur 10 ans et il est subdiviséen deux périodes de 5 ans , 1973-1978 ; 1979 -1983. La première périodeportait sur l'étude des eaux de surface ou les émergences et les systèmesgéologiques contrôlant leur circulation . La seconde période portera surl'étude des structures profondes, par méthodes directes (forages) et indi¬rectes ( géophysique ) .

La première période de recherche, qui s'achève a donc porté surdes études hydrologiques , la mesure des décharges (masse et chaleur) lagéochimie isotopique, l'étude de la fracturation, l'étude des altérations,le logging des forages géothermiques et, des études géodesiques et gravl¬métriques. Quatre champs géothermiques (Onikobe, Kuju, Ogachi et îfechimantai-dont Takinoue- ont été choisis pour ces études dont le schéma détailléest donné au tableau 6.

Les résultats de ces travaux seront discutés au chapître dece rapport . Il s'agit de travaux de base systématiques, qui tiennentplutôt de la collecte de données (mesures) en vue de leurintégration dans des modèles de champs restant à inventer que de la recher¬che (voir fig. 6).Mais de telles données sont essentielles au développement des connaissanceset pour une bonne gestion des champs géothermiques à long terme. Le choix desdivers sites -certains sont en développement (Onikobe, Takinoute)- les autresencore vierges- est intéressant car il permettra au bout de quelques annéesde mesiorer , de préciser l'impact de l'exploitation sur le champ naturel.

29 -

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Le département géothermie est actuellement l'un des plus actifset attire ces derniers temps beaucoup d'ingénieurs d'autres départements(géophysique par exemple). Il compte 22 ingénieurs à l'heure actuellemais reste en développement rapide.

Le département géothermie du J.G.S. a concentré ses travauxces dernières années sur l'étude des systèmes hydrothermaux . Il s'agitd'un programme de recherche fondamentale visant à préciser les systèmesde circulation de fluides dans les réservoirs géothermiques . .

Ce programme de recherche porte sur 10 ans et il est subdiviséen deux périodes de 5 ans , 1973-1978 ; 1979 -1983. La première périodeportait sur l'étude des eaux de surface ou les émergences et les systèmesgéologiques contrôlant leur circulation . La seconde période portera surl'étude des structures profondes, par méthodes directes (forages) et indi¬rectes ( géophysique ) .

La première période de recherche, qui s'achève a donc porté surdes études hydrologiques , la mesure des décharges (masse et chaleur) lagéochimie isotopique, l'étude de la fracturation, l'étude des altérations,le logging des forages géothermiques et, des études géodesiques et gravl¬métriques. Quatre champs géothermiques (Onikobe, Kuju, Ogachi et îfechimantai-dont Takinoue- ont été choisis pour ces études dont le schéma détailléest donné au tableau 6.

Les résultats de ces travaux seront discutés au chapître dece rapport . Il s'agit de travaux de base systématiques, qui tiennentplutôt de la collecte de données (mesures) en vue de leurintégration dans des modèles de champs restant à inventer que de la recher¬che (voir fig. 6).Mais de telles données sont essentielles au développement des connaissanceset pour une bonne gestion des champs géothermiques à long terme. Le choix desdivers sites -certains sont en développement (Onikobe, Takinoute)- les autresencore vierges- est intéressant car il permettra au bout de quelques annéesde mesiorer , de préciser l'impact de l'exploitation sur le champ naturel.

2 El =E5='^l'itilTmü

Fig. 6 : Modèles de champ géothermique Japonais Í 5=- ^l' a e- El

I I

OJo

A.fk-n")

A,(k,Tl')^^_i,^.L,^^

< F - ( :. .- i ,

+ » t; a if-ïE n

V ;r V fsoo-ioojc)

H, (ion)

H, (icn)

V/ (ion)

P (ton/year)

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Fig. 6 : Modèles de champ géothermique Japonais Í 5=- ^l' a e- El

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31

Tableau 6

PLANNING DU PROGRAMME DE RECHERCHE GEOTHERMIQUE DU G.S.J.

Field

Onikobe

Kuju

TakenoueMatsukawa

Ogachi

Item

Hydrology

DischargeObs.Isotope

Geoch.Rock

Alteration

Hydrology

DischargeObs.

IsotopeGeoch.

Hydrology

DischargeObs.

IsotopeGeoch.

FractureGeol.Geodesy

Gravity

IsotopeGeoch.

FractureGeol.

Logging

F. Y.

19 73 1974 1975 19 76 1977

. . >

r»

31

Tableau 6

PLANNING DU PROGRAMME DE RECHERCHE GEOTHERMIQUE DU G.S.J.

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Onikobe

Kuju

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Ogachi

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F. Y.

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- 32 -

Quelques modèles de champs géothermiques sont en cours d'élabo¬ration à partir de données collectées. Ces modèles seront discutés auchapître suivant.

4 . Etude_des_ressources_géothermigues_grofondes

En parallèle avec l'étude des systèmes hydrothermaux, une étudesystématique d'un champ géothermique "en profondeur", par méthodes géolo¬giques , géophysiques et forages commence en 1978 . Trois sites ont toutd'abord été retenus comme candidats potentiels à cette étude fondamentale,et les sociétés privées exploitantes ne manquent pas de faire pression pourattirer ces travaux vers leurs zones d'exploitation

1 . Machi menta i ,

2. Hoki (incluant les centrales d'Otake et Atchobara)

3. Kirishima

Le site sélectionné pour cette étude est finalement la régionde Hachimantai où déjà 3 centrales géothermiques sont en cours d'exploi¬tation (J.C. P. et Mitsubishi).

On constate qu'en de nombreux points, ce programme ressembleà celui que nous avons mis au point star le Mont Dore dans le cadre desprogramme CEE. Les mêmes méthodes sont utilisées dans les deux cas aussibien en géologie (étude des altérations hydrothermales, pétrologie desassemblages minéraux appliquée à la thermométrie et la barométrie, étudedes imageries satellites et en particulier des structures circulaires,datation des formations acides etc..) qu'en géophysique (électrique, MT, EM

gravité, sismique etc).

Il y aurait sans aucun doute intérêt dans ce domaine de recher¬ches fondamentales et visant à la mise au point de méthodes de prospectionautant qu'à l'étude des champs géothermiques de développer les échanges etla coopération entre BRGM et J.G.S.

Ce programme financé comme le précédent par l'AIST , s'étendsur 5 ans commençant en 1978. Le budget total est de 10 milliardsde yen(200 millions de F.).I1 concerne actuellement un site -probablementMatsukawa- et devrait rapidement s'étendre à d'autres sites. Ce budgetest confié par l'AIST à divers organismes de recherche d'état dont leprincipal est le Service Géologique du Japon (département des recherchesgéothermiques). Le service géologique effectue lui-même les travauxgéologiques, géochimiques et une partie des travaux géophysiques maiscontracte des opérateurs poin? les levés géophysiques spécialisés(airmag , sismique) et les forages.

- 32 -

Quelques modèles de champs géothermiques sont en cours d'élabo¬ration à partir de données collectées. Ces modèles seront discutés auchapître suivant.

4 . Etude_des_ressources_géothermigues_grofondes

En parallèle avec l'étude des systèmes hydrothermaux, une étudesystématique d'un champ géothermique "en profondeur", par méthodes géolo¬giques , géophysiques et forages commence en 1978 . Trois sites ont toutd'abord été retenus comme candidats potentiels à cette étude fondamentale,et les sociétés privées exploitantes ne manquent pas de faire pression pourattirer ces travaux vers leurs zones d'exploitation

1 . Machi menta i ,

2. Hoki (incluant les centrales d'Otake et Atchobara)

3. Kirishima

Le site sélectionné pour cette étude est finalement la régionde Hachimantai où déjà 3 centrales géothermiques sont en cours d'exploi¬tation (J.C. P. et Mitsubishi).

On constate qu'en de nombreux points, ce programme ressembleà celui que nous avons mis au point star le Mont Dore dans le cadre desprogramme CEE. Les mêmes méthodes sont utilisées dans les deux cas aussibien en géologie (étude des altérations hydrothermales, pétrologie desassemblages minéraux appliquée à la thermométrie et la barométrie, étudedes imageries satellites et en particulier des structures circulaires,datation des formations acides etc..) qu'en géophysique (électrique, MT, EM

gravité, sismique etc).

Il y aurait sans aucun doute intérêt dans ce domaine de recher¬ches fondamentales et visant à la mise au point de méthodes de prospectionautant qu'à l'étude des champs géothermiques de développer les échanges etla coopération entre BRGM et J.G.S.

Ce programme financé comme le précédent par l'AIST , s'étendsur 5 ans commençant en 1978. Le budget total est de 10 milliardsde yen(200 millions de F.).I1 concerne actuellement un site -probablementMatsukawa- et devrait rapidement s'étendre à d'autres sites. Ce budgetest confié par l'AIST à divers organismes de recherche d'état dont leprincipal est le Service Géologique du Japon (département des recherchesgéothermiques). Le service géologique effectue lui-même les travauxgéologiques, géochimiques et une partie des travaux géophysiques maiscontracte des opérateurs poin? les levés géophysiques spécialisés(airmag , sismique) et les forages.

- 33

Sur le site sélectionné (Matsiikawa ou Hohi , la décision doitintervenir dans les jours prochains) les travaux suivants seront effectués :

1 . Géo I og i e :

Etude géologique du site, incluant :

- photogéologie : découverte des structures circulairessur imagerie LANDSAT

- levé infra-rouge .

- étude des formations volcaniques et en particulierdes roches volcaniques acides

- étude des altérations hydrothermales

- étude géothermométrique à partir des minérauxdes roches .

2. Géochimie :

Géochimie des indices de surface

Géochimie des fluides dans les puits.

3. Géophysique :

Levé électrique (dipole - dipole)

Levé électromagnétique avec fréquence variable par dipolemagnétique oscillant.

Levé magnétotel I urique à 3 composants (AFMT = magnétotel 1 uriqueâ champ artificiel) (fig 7)

Sismique réfraction

Sismique reflection (airgun et dynamite avec 4,8 geophones)

Levé gravi métrique

Levé aéromagnétique

Microsismici té

4. Forages :

Un important programme de forage est prévu incluant :

- des forages de gradient , â 80 m de profondeur, selonun mai I lage de 2km couvrant 20 x 20 km

- 6 forages à 500 m de profondeur

- 6 forages à 1500m de profondeur

- 6 forages à 3000m de profondeur

- 1 forage à 4000m de profondeur

- 33

Sur le site sélectionné (Matsiikawa ou Hohi , la décision doitintervenir dans les jours prochains) les travaux suivants seront effectués :

1 . Géo I og i e :

Etude géologique du site, incluant :

- photogéologie : découverte des structures circulairessur imagerie LANDSAT

- levé infra-rouge .

- étude des formations volcaniques et en particulierdes roches volcaniques acides

- étude des altérations hydrothermales

- étude géothermométrique à partir des minérauxdes roches .

2. Géochimie :

Géochimie des indices de surface

Géochimie des fluides dans les puits.

3. Géophysique :

Levé électrique (dipole - dipole)

Levé électromagnétique avec fréquence variable par dipolemagnétique oscillant.

Levé magnétotel I urique à 3 composants (AFMT = magnétotel 1 uriqueâ champ artificiel) (fig 7)

Sismique réfraction

Sismique reflection (airgun et dynamite avec 4,8 geophones)

Levé gravi métrique

Levé aéromagnétique

Microsismici té

4. Forages :

Un important programme de forage est prévu incluant :

- des forages de gradient , â 80 m de profondeur, selonun mai I lage de 2km couvrant 20 x 20 km

- 6 forages à 500 m de profondeur

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- 1 forage à 4000m de profondeur

uüQ

SoLu_iIxJ

aLUoz

Oceo

^ó 6

GENERATOR

50 H3, 300W

îî5A De Max.

TRANSMITTER

Alt from 0.02 to 20kH2

^

EY

UJ

E

SUPERCONDUCTING

MAGNETOMETER

HX,HY,HZ

AMPLIFIER,NARROWB.R FILTER

1EX

RECORDER6 CHANNEL

LU

CX)

-p

Instruments of AFMT. The left half is of transmitting station. The maximum outputcurrent of the transmitter is 5Adc, which is alternated at ten fixed frequenciesfrom 0.02 through 20K Hz, and fed to a horizontal loop to make a vertical magneticdipole, or to grounded electrodes to make a electric dipole. The receiving stationon the right hand is designed to use for AFMT and also for magnetotellurics . Fivecomponents of electromagnetic field and time mark are simultaneously recorded on asix channel strip chart recorder or a oscillograph.

Fig^?: Dispositif A F M T du G.S.J.

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SoLu_iIxJ

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GENERATOR

50 H3, 300W

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TRANSMITTER

Alt from 0.02 to 20kH2

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SUPERCONDUCTING

MAGNETOMETER

HX,HY,HZ

AMPLIFIER,NARROWB.R FILTER

1EX

RECORDER6 CHANNEL

LU

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Instruments of AFMT. The left half is of transmitting station. The maximum outputcurrent of the transmitter is 5Adc, which is alternated at ten fixed frequenciesfrom 0.02 through 20K Hz, and fed to a horizontal loop to make a vertical magneticdipole, or to grounded electrodes to make a electric dipole. The receiving stationon the right hand is designed to use for AFMT and also for magnetotellurics . Fivecomponents of electromagnetic field and time mark are simultaneously recorded on asix channel strip chart recorder or a oscillograph.

Fig^?: Dispositif A F M T du G.S.J.

35 -

Ici encore, on constate qu'il s'agit d'un programme de recherchesystématique, en vue d'améliorer la compréhension des systèmes géothermiques,le G.S.J. n'a pas hésité à programmer un grand nombre de méthodes et unnombre impressionnant de forages.

AUTRES INSTITUTS DE RECHERCHE GOUVERNEMENTAUX

1* L§i_yDiï§!u§iii§

Elles assurent certains travaux de recherche fondamentale sur leflux de chaleur au Japon et dans les mers et océans voisins.

D'autres travaux seront effectués sur les volcans actifs (EarthResearch Institute de Tokyo, Prof. Aramaki par ex.)

Les travaux menés par ces équipes universitaires semblentrelativement coupés des programmes de recherche et de développement du MITI,

2 !:§§_iD§íi!^yí§_^§_!2E9!3§r9!]§_lDdy§írl§ll§_99yy§!rD§!ri!]í§yí

Qui dépendent de l'AIST (MITI) et reçoivent leur financementdu "projet Aurore".

L'institut de recherche industrielle gouvernemental de Touhokutravaille ainsi à la mise au point de matériaux adaptés aux centrales géo¬thermiques : étude des mécanismes de corrosion, et de la résistance à lacorrosion des matériaux métalliques et de revêtements et étude de résistanceà la corrosion de matériaux nouveaux sur certains champs géothermiques encours d'exploitation (documentation disponible).

L'institut National de recherche pour la pollution et les ressourcesétudie les méthodes de forage et de fracturation adaptées à l'extraction del'énergie ¿es champs géothermiques profonds. Des tests ont été effectuésen laboratoire à des températures de 700 à 800°C et de pression de 500 à1000 bars. Ils montrent que le module d'élasticité statique varie avec latempérature, et que la loi de variation diffère selon les types de roches.Ils montrent également les possibilités de développer la fracturation parchangements répétés de température. Les travaux ont également porté sur lestechniques de forages mécaniques en milieux fracturés et les techniques deforage par fusion (documentation disponible).

35 -

Ici encore, on constate qu'il s'agit d'un programme de recherchesystématique, en vue d'améliorer la compréhension des systèmes géothermiques,le G.S.J. n'a pas hésité à programmer un grand nombre de méthodes et unnombre impressionnant de forages.

AUTRES INSTITUTS DE RECHERCHE GOUVERNEMENTAUX

1* L§i_yDiï§!u§iii§

Elles assurent certains travaux de recherche fondamentale sur leflux de chaleur au Japon et dans les mers et océans voisins.

D'autres travaux seront effectués sur les volcans actifs (EarthResearch Institute de Tokyo, Prof. Aramaki par ex.)

Les travaux menés par ces équipes universitaires semblentrelativement coupés des programmes de recherche et de développement du MITI,

2 !:§§_iD§íi!^yí§_^§_!2E9!3§r9!]§_lDdy§írl§ll§_99yy§!rD§!ri!]í§yí

Qui dépendent de l'AIST (MITI) et reçoivent leur financementdu "projet Aurore".

L'institut de recherche industrielle gouvernemental de Touhokutravaille ainsi à la mise au point de matériaux adaptés aux centrales géo¬thermiques : étude des mécanismes de corrosion, et de la résistance à lacorrosion des matériaux métalliques et de revêtements et étude de résistanceà la corrosion de matériaux nouveaux sur certains champs géothermiques encours d'exploitation (documentation disponible).

L'institut National de recherche pour la pollution et les ressourcesétudie les méthodes de forage et de fracturation adaptées à l'extraction del'énergie ¿es champs géothermiques profonds. Des tests ont été effectuésen laboratoire à des températures de 700 à 800°C et de pression de 500 à1000 bars. Ils montrent que le module d'élasticité statique varie avec latempérature, et que la loi de variation diffère selon les types de roches.Ils montrent également les possibilités de développer la fracturation parchangements répétés de température. Les travaux ont également porté sur lestechniques de forages mécaniques en milieux fracturés et les techniques deforage par fusion (documentation disponible).

- 36 -

Le Collège des Mines de l'Université d'Akita :

Mène des travaux de mesure des variations des propriétés physiques des roches(résistivité électrique, conductivité thermique et susceptibilité magnétique)avec la température.

3- L§§_§DÎr§B!ri§§§_B!liïl§§ (recherches financées par l'AIST)

Ces entreprises travaillent sous contrat de l'AIST par l'intermé¬diaire des sociétés déjà mentionnées ( GERDC , JGEDC , JGEA).

La plupart des sociétés privées mentionnées bénéficient ainside crédits de recherche de l'AIST. Ainsi Nittetsu Mining, Mitsiibishi,Nikko Exploration and Développement Co, Nippon Boring Co et J.M.C.)reçoivent un financement pour la mise au point de méthodes de prospec¬tion de zones géothermiques de grandes dimensions. Ce financement assurela mise au point de méthodes de forages (finance en fait plutôt l'achatde machines de forage légères par ces sociétés ) de méthodes de mesuresde flux de chaleur (achat d'appareils de mesure et d'utilisation de cesappareils), de méthodes de mesure des températures sur échantillons carottés(il s'agit d'étude des altérations, de thermométrie des inclusions et dedistribution des éléments volatils ), de méthodes d'observations microsis-miques (achat de matériel d'enregistrement de microséismes et utilisationde ces matériels sur les sites d' Onuma, d'Owase et de Toshichl) levé et miseau point de cartes topographiques, géologiques, gravlmétriques des sites deMachinantai .

Teikoku Oil Co et Tel ni te Co : étudient la mise au point de boues,forages susceptibles d'être efficaces à 350°C, mais également d'additifs,de méthodes de prévention des pertes etc.. Ces mêmes sociétés reçoiventégalement un financement de l'AIST pour la mise au point de ciments ré¬sistants à des températures de 250 à 350°C (docum disponible).

La Société Japonaise des fabricants de machines industrielles :

travaillent à la mise au point de méthodes de forages à haute température ,aussi bien po\ir les appareils de forages que les outils (documentationdisponible)

La Niigata Engineering Co : travaille à la mise au point de systèmesde forage automatique susceptible d'opérer à des profondeurs de l'ordre de3000 à 5000 m, à des températures de l'ordre de 400°C et des pressions del'ordre de 500 bars en tête de puits (documentation disponible).

J.M.C, Teikoku Oil Co, Geothermal Technology Dent. Co, Japextravaillent à la mise au point de technologies de mesures dans les foragesgéothermiques, résistants à haute température (250°C, 300 bars) (documentationdisponible) .

- 36 -

Le Collège des Mines de l'Université d'Akita :

Mène des travaux de mesure des variations des propriétés physiques des roches(résistivité électrique, conductivité thermique et susceptibilité magnétique)avec la température.

3- L§§_§DÎr§B!ri§§§_B!liïl§§ (recherches financées par l'AIST)

Ces entreprises travaillent sous contrat de l'AIST par l'intermé¬diaire des sociétés déjà mentionnées ( GERDC , JGEDC , JGEA).

La plupart des sociétés privées mentionnées bénéficient ainside crédits de recherche de l'AIST. Ainsi Nittetsu Mining, Mitsiibishi,Nikko Exploration and Développement Co, Nippon Boring Co et J.M.C.)reçoivent un financement pour la mise au point de méthodes de prospec¬tion de zones géothermiques de grandes dimensions. Ce financement assurela mise au point de méthodes de forages (finance en fait plutôt l'achatde machines de forage légères par ces sociétés ) de méthodes de mesuresde flux de chaleur (achat d'appareils de mesure et d'utilisation de cesappareils), de méthodes de mesure des températures sur échantillons carottés(il s'agit d'étude des altérations, de thermométrie des inclusions et dedistribution des éléments volatils ), de méthodes d'observations microsis-miques (achat de matériel d'enregistrement de microséismes et utilisationde ces matériels sur les sites d' Onuma, d'Owase et de Toshichl) levé et miseau point de cartes topographiques, géologiques, gravlmétriques des sites deMachinantai .

Teikoku Oil Co et Tel ni te Co : étudient la mise au point de boues,forages susceptibles d'être efficaces à 350°C, mais également d'additifs,de méthodes de prévention des pertes etc.. Ces mêmes sociétés reçoiventégalement un financement de l'AIST pour la mise au point de ciments ré¬sistants à des températures de 250 à 350°C (docum disponible).

La Société Japonaise des fabricants de machines industrielles :

travaillent à la mise au point de méthodes de forages à haute température ,aussi bien po\ir les appareils de forages que les outils (documentationdisponible)

La Niigata Engineering Co : travaille à la mise au point de systèmesde forage automatique susceptible d'opérer à des profondeurs de l'ordre de3000 à 5000 m, à des températures de l'ordre de 400°C et des pressions del'ordre de 500 bars en tête de puits (documentation disponible).

J.M.C, Teikoku Oil Co, Geothermal Technology Dent. Co, Japextravaillent à la mise au point de technologies de mesures dans les foragesgéothermiques, résistants à haute température (250°C, 300 bars) (documentationdisponible) .

- 37

J . M. C. : étudie les mécanismes de réinjection des eauxchaudes dans les réservoirs, et les méthodes de fractxoration par injec¬tion sous pression (350 m de profondeur, 30 bars) . Les travaux de modé¬lisation se limitent à l'heure actuelle aux transferts de fluide et àleur traçage entre puits de production et d'injection . Ils n'incluentpas encore de modèles de calculs de transferts thermiques . Leur coopéra¬tion pourrait être établie dans ce domaine. J.M.C. étudie égalementles mouvements créés par la réinjection, par étude continue de lamicrosismicité (réseau de 4 stations à Takinoue) avant et après le débutde ces opérations .

Toshi ba : étudie la mise au point de centrales à fluide binaire(fréon) . Une centrale de 1000 kw à 2 étages a été dessinée , fabriquéeet montée sur le site de Nigorikawa (Hokkaido). Elle utilise 180 m3/hde fluide geothermal dont la température est abaissée successivementde m0°C à 110°C puis de 110° à 92°C et 1.103 m3/h d'eau froide portéesuccessivement de 15°C à 17. 7^0 et 17.7°C à 22°C. La prochaine étapeest la mise au point d'une centrale de 10 MW (documentation disponible).

Mitsub ishi : travaille parallèlement à la mise au point d'unecentrale à isobutane actuellement installée sur le site d'Otake (voirdescription plus loin). Elle utilise de l'ordre de 50m3/h de fluideà 130°C. Il s'agit également d'un système à deux étages en cours de test

L'association Japonaise des industries électriques (JEMA)étudie un site géothermal type, par des approches géologiques, géochimiqueshydrologiques et gêophysiques. Le site choisi est l'île de Satzuma Imodimaau Sud de Kyushu (voir plus loin).

La Compagnie Electrique de Kyushu d'une part et J.M.C. d'autre part :

travaillent à la mise au point de méthodes permettant d'éliminer l'arsenicdans les rejets des fluides des centrales. Cet élément dépasse en effetdans les sites d'Otake et d'Hatch\ibara les doses de toxicité tolérées auJapon. Des méthodes de coagulation électrolytique et de réduction electrolytiquesont en cours de mise au point . Les mêmes sociétés étudient le problème desdépôts dans les canalisations et les forages géothermiques .

Remarque : Ce tour d'horizon très rapide des travaux de rechercheet de développement effectués au Japon dans le domaine de la géothermiemontre l'effort consenti par le ministère de l'industrie dans ce domai¬ne . Il montre que l'approche japonaise est très diversifiée puisqu'elletouche aussi bien les problèmes de prospection, d'étude fondamentalede champ, d'atteinte des réservoirs par forage, et de gestion desréservoirs et des installations (corrosion, dépots, ef fluents )maiségalement de mise au point méthodologique nouvelle dans tous cesdomaines avoisinants les forages à haute température , haute pressionles méthodes de fracturation, les centrales géothermiques etc..

- 37

J . M. C. : étudie les mécanismes de réinjection des eauxchaudes dans les réservoirs, et les méthodes de fractxoration par injec¬tion sous pression (350 m de profondeur, 30 bars) . Les travaux de modé¬lisation se limitent à l'heure actuelle aux transferts de fluide et àleur traçage entre puits de production et d'injection . Ils n'incluentpas encore de modèles de calculs de transferts thermiques . Leur coopéra¬tion pourrait être établie dans ce domaine. J.M.C. étudie égalementles mouvements créés par la réinjection, par étude continue de lamicrosismicité (réseau de 4 stations à Takinoue) avant et après le débutde ces opérations .

Toshi ba : étudie la mise au point de centrales à fluide binaire(fréon) . Une centrale de 1000 kw à 2 étages a été dessinée , fabriquéeet montée sur le site de Nigorikawa (Hokkaido). Elle utilise 180 m3/hde fluide geothermal dont la température est abaissée successivementde m0°C à 110°C puis de 110° à 92°C et 1.103 m3/h d'eau froide portéesuccessivement de 15°C à 17. 7^0 et 17.7°C à 22°C. La prochaine étapeest la mise au point d'une centrale de 10 MW (documentation disponible).

Mitsub ishi : travaille parallèlement à la mise au point d'unecentrale à isobutane actuellement installée sur le site d'Otake (voirdescription plus loin). Elle utilise de l'ordre de 50m3/h de fluideà 130°C. Il s'agit également d'un système à deux étages en cours de test

L'association Japonaise des industries électriques (JEMA)étudie un site géothermal type, par des approches géologiques, géochimiqueshydrologiques et gêophysiques. Le site choisi est l'île de Satzuma Imodimaau Sud de Kyushu (voir plus loin).

La Compagnie Electrique de Kyushu d'une part et J.M.C. d'autre part :

travaillent à la mise au point de méthodes permettant d'éliminer l'arsenicdans les rejets des fluides des centrales. Cet élément dépasse en effetdans les sites d'Otake et d'Hatch\ibara les doses de toxicité tolérées auJapon. Des méthodes de coagulation électrolytique et de réduction electrolytiquesont en cours de mise au point . Les mêmes sociétés étudient le problème desdépôts dans les canalisations et les forages géothermiques .

Remarque : Ce tour d'horizon très rapide des travaux de rechercheet de développement effectués au Japon dans le domaine de la géothermiemontre l'effort consenti par le ministère de l'industrie dans ce domai¬ne . Il montre que l'approche japonaise est très diversifiée puisqu'elletouche aussi bien les problèmes de prospection, d'étude fondamentalede champ, d'atteinte des réservoirs par forage, et de gestion desréservoirs et des installations (corrosion, dépots, ef fluents )maiségalement de mise au point méthodologique nouvelle dans tous cesdomaines avoisinants les forages à haute température , haute pressionles méthodes de fracturation, les centrales géothermiques etc..

38 -

Les programmes de la D.G. R.S. T. et de la C.E.E. dans le domainede la géothermie, comme ceux du BRGM et d'autres sociétés fran¬çaises (I.F.P., CE. A. etc) gagneraient sans aucun doute beaucoupà être mieux informés sur ces programmes et leurs résultats .

Peut-être est-il encore temps de réaliser que -si nous ne prenonspas rapidement des mesures- nous sommes en train d'accumuler unretard technologique important qui nous placera dans une positiond'assistés lorsque, dans les années 1970-2000 s'ouvrira l'èrede l'exploration des ressources thermiques du sous-sol à grandeprofondeur.

RECAPITULATIF DES PRINCIPALES SOCIETES PRIVEES JAPONAISES TRAVAILLANT EN

GEOTHERMIE

De nombreuses sociétés japonaises interviennent en géothermie,En établir la liste exhaustive n'est pas possible ici. En effet de nom¬breuses sociétés de service et d'ingénierie existent dans le domainede la géologie, de la géochimie et de la corrosion, de la géophysiquequ'il est difficile de recenser.

Par contre, il est possible de subdiviser les principalessociétés privées en M- grands groupes, se recoupant partiellement :

1. Sociétés électriques exploitantes

2. Sociétés minières productrices et/ou exploitantes

3. Sociétés de forages et sociétés pétrolières

4. Sociétés industrielles.

1 §2ÇliÎi§_ÊlÊ9ÎI!i9y˧_§iBl2iÎËDÎ˧

1.1. Sociétés électriques exploitantes impliquées dans la recherche géothermiqueet la production

1.1.1. Kyushu Electric__Co (K.E.C) exploite les champs d'Otake etd'Hatchobaru . Cette société a été la première société privéejaponaise à se lancer dans ce domaine (dès 1950) . Elle disposed'équipes de géologues, de géophysiciens et de géochimistes sus¬ceptibles d'assurer des études d'exploration de champs, la maî¬trise d'oeuvre des forages, l'étude des problèmes de corrosionet de dépôts, des traitements chimiques (Elimination de l'Arsenic).Elle utilise les turbines Toshiba et collabore avec cette sociétéà la mise au point de la centrale à fluide binaire d'Otake.

C'est une société dynamique dans ce domaine (le champ d'Hatchobarurecèle un certain nombre d'innovations technologiques), en secondeposition derrière J.n.C en puissance installée. K.E.C développeégalement l'utilisation non électrique de la géothermie.

38 -

Les programmes de la D.G. R.S. T. et de la C.E.E. dans le domainede la géothermie, comme ceux du BRGM et d'autres sociétés fran¬çaises (I.F.P., CE. A. etc) gagneraient sans aucun doute beaucoupà être mieux informés sur ces programmes et leurs résultats .

Peut-être est-il encore temps de réaliser que -si nous ne prenonspas rapidement des mesures- nous sommes en train d'accumuler unretard technologique important qui nous placera dans une positiond'assistés lorsque, dans les années 1970-2000 s'ouvrira l'èrede l'exploration des ressources thermiques du sous-sol à grandeprofondeur.

RECAPITULATIF DES PRINCIPALES SOCIETES PRIVEES JAPONAISES TRAVAILLANT EN

GEOTHERMIE

De nombreuses sociétés japonaises interviennent en géothermie,En établir la liste exhaustive n'est pas possible ici. En effet de nom¬breuses sociétés de service et d'ingénierie existent dans le domainede la géologie, de la géochimie et de la corrosion, de la géophysiquequ'il est difficile de recenser.

Par contre, il est possible de subdiviser les principalessociétés privées en M- grands groupes, se recoupant partiellement :

1. Sociétés électriques exploitantes

2. Sociétés minières productrices et/ou exploitantes

3. Sociétés de forages et sociétés pétrolières

4. Sociétés industrielles.

1 §2ÇliÎi§_ÊlÊ9ÎI!i9y˧_§iBl2iÎËDÎ˧

1.1. Sociétés électriques exploitantes impliquées dans la recherche géothermiqueet la production

1.1.1. Kyushu Electric__Co (K.E.C) exploite les champs d'Otake etd'Hatchobaru . Cette société a été la première société privéejaponaise à se lancer dans ce domaine (dès 1950) . Elle disposed'équipes de géologues, de géophysiciens et de géochimistes sus¬ceptibles d'assurer des études d'exploration de champs, la maî¬trise d'oeuvre des forages, l'étude des problèmes de corrosionet de dépôts, des traitements chimiques (Elimination de l'Arsenic).Elle utilise les turbines Toshiba et collabore avec cette sociétéà la mise au point de la centrale à fluide binaire d'Otake.

C'est une société dynamique dans ce domaine (le champ d'Hatchobarurecèle un certain nombre d'innovations technologiques), en secondeposition derrière J.n.C en puissance installée. K.E.C développeégalement l'utilisation non électrique de la géothermie.

39 -

1.1.2. Electric_Power Dt Corp. a assuré l'étude du champ, , son développe¬ment par forage et l'installation d'une turbine de 25 VM de capaci¬té en 1975 (12.5 MW produits).

Cette société a disposé d'un financement d'état pour ces rechercheset semble avoir un statut de type société d'économie mixte. Cettesociété ne semble pas jouer un rôle très dynamique en géothermiepar ailleurs

1.2. Sociétés électriques exploitantes non impliquées en recherche et productionsgéothermiques

Ces sociétés adoptent en géothermie une position analogue à celle d'EDF =

refus d'investir dans ce domaine, achat de la vapeur produite sansimplication dans la production.

1.2.1. TohoKu_Electric_CO; Exploite la station géothermique de TakinoueIsÔ ñw entrant en fonctionnement le 26 Mai 1976). Tohoku electricCo achète la vapeur à J.M.C et n'est pas impliquée dans la recher¬che géothermique et la production.

1.2.2. HgKKaido_Electric_PDwer_Co : Comme T. E.C, cette société s'est enga¬gée , vis à vis de J.M.C à acheter la vapeur produite sur le sitede Nigorikawa près du volcan Mori, actuellement à l'étude (prospec¬tion géophysique et géologique réalisée, forages en cours) à concur¬rence de 50 MW qui doivent être produits en 1980.

2* §291IÎI§_1D1d1IïI§§

2.1. Sociétés minières ayant développé des champs géothermiques

2.1.1. Japan Heavy_Metal and Chemical_Co (JMC^ : C'est la société privéesans aucun doute la plus dynamique en géothermie. Elle a commencéavec le champ de Matsukawa par l'alimentation électrique de sonusine de traitement d'étain. Elle a recruté entre 1969 et 1975 unesolide équipe de prospection dotée de géologues, géochimistes,géophysiciens et ingénieurs de réservoirs d'une part, de spécialistes

de forages , de l'ingénierie de surface et des centrales d'autre part.Cette société exploite les champs de Matsukawa et de Takinoue etoccupe déjà la première place des sociétés productrices japonaisesavec 72 MW installés , (JMC vend la vapeur aux sociétés électriques)La capacité totale de ces champs doit être portée a 272 MW dansl'avenir. Cette société assure pour des tiers au Japon ou à l'étrangertoutes formes d'études de champs depuis les premières investigationsgéologiques jusqu'aux forages , au dessin et la construction descentrales etc.. (prospectus disponibles).

39 -

1.1.2. Electric_Power Dt Corp. a assuré l'étude du champ, , son développe¬ment par forage et l'installation d'une turbine de 25 VM de capaci¬té en 1975 (12.5 MW produits).

Cette société a disposé d'un financement d'état pour ces rechercheset semble avoir un statut de type société d'économie mixte. Cettesociété ne semble pas jouer un rôle très dynamique en géothermiepar ailleurs

1.2. Sociétés électriques exploitantes non impliquées en recherche et productionsgéothermiques

Ces sociétés adoptent en géothermie une position analogue à celle d'EDF =

refus d'investir dans ce domaine, achat de la vapeur produite sansimplication dans la production.

1.2.1. TohoKu_Electric_CO; Exploite la station géothermique de TakinoueIsÔ ñw entrant en fonctionnement le 26 Mai 1976). Tohoku electricCo achète la vapeur à J.M.C et n'est pas impliquée dans la recher¬che géothermique et la production.

1.2.2. HgKKaido_Electric_PDwer_Co : Comme T. E.C, cette société s'est enga¬gée , vis à vis de J.M.C à acheter la vapeur produite sur le sitede Nigorikawa près du volcan Mori, actuellement à l'étude (prospec¬tion géophysique et géologique réalisée, forages en cours) à concur¬rence de 50 MW qui doivent être produits en 1980.

2* §291IÎI§_1D1d1IïI§§

2.1. Sociétés minières ayant développé des champs géothermiques

2.1.1. Japan Heavy_Metal and Chemical_Co (JMC^ : C'est la société privéesans aucun doute la plus dynamique en géothermie. Elle a commencéavec le champ de Matsukawa par l'alimentation électrique de sonusine de traitement d'étain. Elle a recruté entre 1969 et 1975 unesolide équipe de prospection dotée de géologues, géochimistes,géophysiciens et ingénieurs de réservoirs d'une part, de spécialistes

de forages , de l'ingénierie de surface et des centrales d'autre part.Cette société exploite les champs de Matsukawa et de Takinoue etoccupe déjà la première place des sociétés productrices japonaisesavec 72 MW installés , (JMC vend la vapeur aux sociétés électriques)La capacité totale de ces champs doit être portée a 272 MW dansl'avenir. Cette société assure pour des tiers au Japon ou à l'étrangertoutes formes d'études de champs depuis les premières investigationsgéologiques jusqu'aux forages , au dessin et la construction descentrales etc.. (prospectus disponibles).

- w

J. M. C étudie actuellement plusieurs autres sites au Japonmais son développement semble limité par les monopoles dessociétés électriques . J.M.C travaille également à l'étrangercomme au Guatemala.

2.1.2. Mitsubishi mining : Cette société présente un caractère particu¬lier puisqu'elle est aussi bien société minière consommatriced'énergie que société industrielle productrice de turbines.Mitsubishi s'intéresse à la géothermie depuis 1950 avec le champd'Onuma , qui produit 8.6 MW (1G MW installés) depuis 1974-1975.

Elle reconvertit ainsi des géologues et géophysiciens qui libèrentles activités minières décroissantes (métaux non ferreux, Ln et Znen particulier) . Mitsubishi utilise l'énergie produite pour sespropres besoins de traitements miniers, et trouve ainsi un marchépoun-les produits industriels du groupe (séparateurs, condenseurs,turbines etc. . ) .

Mitsubishi étudie également le champ de Sumikawa où une installationde 50 MW est projettée.

2.2. Sociétés Minières n'ayant pas encore développé de champs

2.2.1. Nittetsu_mining s'intéresse au champ géothermique de Kurishima, oùelle possède des terrains pour l'exploitation du soufre , depuis1973. Bien que les prospections géochimiques, géophysiques et lesforages de gradient aient été réalisées, Nittetsu est actuellementbloquée dans le développement de ce champ par le ministère del'environnement (parc naturel de Kirishima).

2.2.2. Mitsui mining explore actuellement le champ de Yakedake et s'apprêteà investir dans la production d'énergie géothermique.

2.2.3. Dowa mining et Nipgon_mining s'intéressent conjointement auchamp de Kunikowa.

3 . Sgçiétés_gétrg2iëres_et_sgçiétés_de_f orages

3.1. Japex a mené l'exploration géothermique sur le site de Satsunan et pourraitse lancer très bientôt dans la production . Japex investit également dansles études de forages à haute température.

- w

J. M. C étudie actuellement plusieurs autres sites au Japonmais son développement semble limité par les monopoles dessociétés électriques . J.M.C travaille également à l'étrangercomme au Guatemala.

2.1.2. Mitsubishi mining : Cette société présente un caractère particu¬lier puisqu'elle est aussi bien société minière consommatriced'énergie que société industrielle productrice de turbines.Mitsubishi s'intéresse à la géothermie depuis 1950 avec le champd'Onuma , qui produit 8.6 MW (1G MW installés) depuis 1974-1975.

Elle reconvertit ainsi des géologues et géophysiciens qui libèrentles activités minières décroissantes (métaux non ferreux, Ln et Znen particulier) . Mitsubishi utilise l'énergie produite pour sespropres besoins de traitements miniers, et trouve ainsi un marchépoun-les produits industriels du groupe (séparateurs, condenseurs,turbines etc. . ) .

Mitsubishi étudie également le champ de Sumikawa où une installationde 50 MW est projettée.

2.2. Sociétés Minières n'ayant pas encore développé de champs

2.2.1. Nittetsu_mining s'intéresse au champ géothermique de Kurishima, oùelle possède des terrains pour l'exploitation du soufre , depuis1973. Bien que les prospections géochimiques, géophysiques et lesforages de gradient aient été réalisées, Nittetsu est actuellementbloquée dans le développement de ce champ par le ministère del'environnement (parc naturel de Kirishima).

2.2.2. Mitsui mining explore actuellement le champ de Yakedake et s'apprêteà investir dans la production d'énergie géothermique.

2.2.3. Dowa mining et Nipgon_mining s'intéressent conjointement auchamp de Kunikowa.

3 . Sgçiétés_gétrg2iëres_et_sgçiétés_de_f orages

3.1. Japex a mené l'exploration géothermique sur le site de Satsunan et pourraitse lancer très bientôt dans la production . Japex investit également dansles études de forages à haute température.

- HI -

3.2. Idemitsu Oil Co se lance également dans la géothermie en ce moment(sélection de site).

3.3. Teikoku Oil Co, Tel ni te Co, Nippon Boring Co s'intéressent aux foragesgéothermiques mais n'assurent pas de mise en valeur de champs géother¬miques de manière indépendante.

4« Soçiétés_industrielles

3 sociétés industrielles minimales travaillent dans le domaine de lagéothermie, et sont plus intéressés à la fourniture de matérielsqu'à la prospection au développement des champs : Toshiba, Kawasaki etMitsubishi (qui jouit d'une position particulière d'exploitation depar l'existence de sa branche minière).

4.1 . Toshiba

C'est le principal fabricant de turbines géothermiques (gamme 10 - 100 MW)

du Japon, fortement exportateur.

4.2. Mitsubishi

Tente de commencer Toshiba au Japon et à l'exportation ; dispose deturbines géothermiques sur catalogue dans la (gamme 1 à 50 MW)

4.3. Kawasaki développe de petites unités (1 - 50 KW) à fluide binaire

- HI -

3.2. Idemitsu Oil Co se lance également dans la géothermie en ce moment(sélection de site).

3.3. Teikoku Oil Co, Tel ni te Co, Nippon Boring Co s'intéressent aux foragesgéothermiques mais n'assurent pas de mise en valeur de champs géother¬miques de manière indépendante.

4« Soçiétés_industrielles

3 sociétés industrielles minimales travaillent dans le domaine de lagéothermie, et sont plus intéressés à la fourniture de matérielsqu'à la prospection au développement des champs : Toshiba, Kawasaki etMitsubishi (qui jouit d'une position particulière d'exploitation depar l'existence de sa branche minière).

4.1 . Toshiba

C'est le principal fabricant de turbines géothermiques (gamme 10 - 100 MW)

du Japon, fortement exportateur.

4.2. Mitsubishi

Tente de commencer Toshiba au Japon et à l'exportation ; dispose deturbines géothermiques sur catalogue dans la (gamme 1 à 50 MW)

4.3. Kawasaki développe de petites unités (1 - 50 KW) à fluide binaire

- H2

L'ASSOCIATION JAPONAISE POUR L'ENERGIE GEOTHERMIQUE (J.G.E.A.)

La J.G.E.A. a été fondée en 1950 jar divers ingénieurs, uni¬versitaires , et sociétés industrielles dont Japan Heavy Chemical CoMitsubishi Heavy Industries Co, Tokyo Shibaure Electric Co (TOSHIBA)etc. Elle regroupe maintenant la plupart des ingénieurs et des indus¬tries intéressées par la prospection , le forage, le développement etl'exploitation des champs géothermiques Japonais.

C'est essentiellement un lieu d'échange d'informations et depromotion. Les résultats sont frappants :

Toshiba a installé 12 tiirbines de 55 MW et 2 tiirbines de 110 MW

aux geysers,

et 2 turbines de 37.5 MW à Cerro -prieto

Mitsubishi a vendu une tiirbine de 30 MW au Salvador

Les industriels japonais ont installé plus de la moitié des tur¬bines géothermiques (en nombre et en puissance) dans le monde.

J.G.E.A. rassemble des informations sur le développement de lagéothermie de par le monde et au Japon et en informe ses membres . Elleorganise des conférences et des tables rondes. Elle invite les spécia¬listes étrangers à donner des conférences lors de leur passage au Japon.Elle est présidée par M.K.YUHARA et dirigée par M. IGA.Elle comporte 8 comités :

1. Comité "liaisons avec l'étranger" : Président, K. BABA (G.S.J.)

2. Comité "publications" : Président, M. K. YUHARA (centre nationalpour la prévention des désastres)

Edition de la revue "CHINETSU" , journal de l'association.

3. Comité "données" : Président, K. SUMI (G.S.J.)

4. Comité "ressources géothermiques et exploration" : Président, M. YORA(Mitsubishi)

5. Comité "forages" : Président, M. MATSUO (Teiseki Drilling Co)

B. Comité "installations de surface" : Président, T. TWAMIZY (J.G.E.A)

7. Comité "systèmes de législations" : Président S. NAKAMURA (JMMC)

B. Comité "utilisation" : Président, M. SEKIOKA (prof. acad. Défense)

Cette association joue un rôle important vis à vis du ministèrede l'industrie japonais (M.I.T.I.) : elle conseille sur les programmesgéothermiques du ministère et joue un rôle de groupe de pression.J.G.E.A. reçoit d'ailleurs des fonds de recherche et de développementde la part de l'A. I. S. T. (MITI).

- H2

L'ASSOCIATION JAPONAISE POUR L'ENERGIE GEOTHERMIQUE (J.G.E.A.)

La J.G.E.A. a été fondée en 1950 jar divers ingénieurs, uni¬versitaires , et sociétés industrielles dont Japan Heavy Chemical CoMitsubishi Heavy Industries Co, Tokyo Shibaure Electric Co (TOSHIBA)etc. Elle regroupe maintenant la plupart des ingénieurs et des indus¬tries intéressées par la prospection , le forage, le développement etl'exploitation des champs géothermiques Japonais.

C'est essentiellement un lieu d'échange d'informations et depromotion. Les résultats sont frappants :

Toshiba a installé 12 tiirbines de 55 MW et 2 tiirbines de 110 MW

aux geysers,

et 2 turbines de 37.5 MW à Cerro -prieto

Mitsubishi a vendu une tiirbine de 30 MW au Salvador

Les industriels japonais ont installé plus de la moitié des tur¬bines géothermiques (en nombre et en puissance) dans le monde.

J.G.E.A. rassemble des informations sur le développement de lagéothermie de par le monde et au Japon et en informe ses membres . Elleorganise des conférences et des tables rondes. Elle invite les spécia¬listes étrangers à donner des conférences lors de leur passage au Japon.Elle est présidée par M.K.YUHARA et dirigée par M. IGA.Elle comporte 8 comités :

1. Comité "liaisons avec l'étranger" : Président, K. BABA (G.S.J.)

2. Comité "publications" : Président, M. K. YUHARA (centre nationalpour la prévention des désastres)

Edition de la revue "CHINETSU" , journal de l'association.

3. Comité "données" : Président, K. SUMI (G.S.J.)

4. Comité "ressources géothermiques et exploration" : Président, M. YORA(Mitsubishi)

5. Comité "forages" : Président, M. MATSUO (Teiseki Drilling Co)

B. Comité "installations de surface" : Président, T. TWAMIZY (J.G.E.A)

7. Comité "systèmes de législations" : Président S. NAKAMURA (JMMC)

B. Comité "utilisation" : Président, M. SEKIOKA (prof. acad. Défense)

Cette association joue un rôle important vis à vis du ministèrede l'industrie japonais (M.I.T.I.) : elle conseille sur les programmesgéothermiques du ministère et joue un rôle de groupe de pression.J.G.E.A. reçoit d'ailleurs des fonds de recherche et de développementde la part de l'A. I. S. T. (MITI).

43 -

IV-Japon:Contexte géologique et géophysique

Les îles du Japon constituent l'un des arcs insulaires qui fes¬tonnent la bordure occidentale de l'océan pacifique . Cer arc est séparédu continent par la mer marginale du Japon. Les formations géologiquesles plus anciennes datent du Silurien et la puissance de socle cristallinpré-silurien n'est pas prouvée.

Des formations sédimentaires et métamorphiques plissées , recoupéespar des granitiques d'âge paliozoique et mésozoique s'organisenten bandes allongées selon l'arc japonais. Des granodiorites d'âge néogênes'observent en association avec le volcanisme récent.

Le volcanisme néogène et quaternaire est localisé en 5 arcsprinciapux (Fig. 8) :

'arc des Kouri 1 les au Nord (Nord Hokkaido)

'arc N.E. Honshu (qui s'étend jusque dans le Sud-Ouest d'Hokkaido)

'arc Izu-Mariana (de direction N-S. , traversant l'île de Honshupar le milieu dans le région de Tokyo).

'arc S.W. Honshu

'arc de Ryukyu (île de Kyusu et îles volcaniques au Sud).

Ces arcs sont définis non seulement par l'activité volcanique maisaussi par l'activité sismique. Des séismes, dont la profondeur croit progres¬sivement d'est en ouest de moins de 100 à 400 km de profondeur (fig. 9), serépartissent parallèlement à ces arcs.

Les paramètres physiques : bathjnnétrie , variation des vitesses depropagation des ondes sismiques, gravimétrie, flux de chaleur connaissent desvariations remarquables selon ces mêmes lignes structurales (fig. 10)

- en bathymétrie une fosse profonde (8 km) , dissymétrique avecun flanc abrupte du côté de l'arc insulaire jalonne les îlescôté pacifique tandis qu'une mer moins profonde (4 km) lessépare du continent (fig. 10A)

- en gravimétrie, une forte anomalie négative marque la fosse(- 150 mgals) tandis qu'une anomalie positive marque lesîles (+ 150 mgals) la mer marginale présentant des valeursnormales (fig. 10 B)

- les variations de vitesse de propagation des ondes sismiquessont caractéristiques :

a) manteau normal (8.1) sous une croûte océanique de 10 kmd'épaisseur à l'Est de la fosse sous le pacifique et

b) à l'ouest des îles sous la mer du Japon, contrastant avecune croûte plus épaisse (20 à 30 km) reposant sans discon¬tinuité sur un manteau anormal sous l'arc insulaire (fig. IOC)

43 -

IV-Japon:Contexte géologique et géophysique

Les îles du Japon constituent l'un des arcs insulaires qui fes¬tonnent la bordure occidentale de l'océan pacifique . Cer arc est séparédu continent par la mer marginale du Japon. Les formations géologiquesles plus anciennes datent du Silurien et la puissance de socle cristallinpré-silurien n'est pas prouvée.

Des formations sédimentaires et métamorphiques plissées , recoupéespar des granitiques d'âge paliozoique et mésozoique s'organisenten bandes allongées selon l'arc japonais. Des granodiorites d'âge néogênes'observent en association avec le volcanisme récent.

Le volcanisme néogène et quaternaire est localisé en 5 arcsprinciapux (Fig. 8) :

'arc des Kouri 1 les au Nord (Nord Hokkaido)

'arc N.E. Honshu (qui s'étend jusque dans le Sud-Ouest d'Hokkaido)

'arc Izu-Mariana (de direction N-S. , traversant l'île de Honshupar le milieu dans le région de Tokyo).

'arc S.W. Honshu

'arc de Ryukyu (île de Kyusu et îles volcaniques au Sud).

Ces arcs sont définis non seulement par l'activité volcanique maisaussi par l'activité sismique. Des séismes, dont la profondeur croit progres¬sivement d'est en ouest de moins de 100 à 400 km de profondeur (fig. 9), serépartissent parallèlement à ces arcs.

Les paramètres physiques : bathjnnétrie , variation des vitesses depropagation des ondes sismiques, gravimétrie, flux de chaleur connaissent desvariations remarquables selon ces mêmes lignes structurales (fig. 10)

- en bathymétrie une fosse profonde (8 km) , dissymétrique avecun flanc abrupte du côté de l'arc insulaire jalonne les îlescôté pacifique tandis qu'une mer moins profonde (4 km) lessépare du continent (fig. 10A)

- en gravimétrie, une forte anomalie négative marque la fosse(- 150 mgals) tandis qu'une anomalie positive marque lesîles (+ 150 mgals) la mer marginale présentant des valeursnormales (fig. 10 B)

- les variations de vitesse de propagation des ondes sismiquessont caractéristiques :

a) manteau normal (8.1) sous une croûte océanique de 10 kmd'épaisseur à l'Est de la fosse sous le pacifique et

b) à l'ouest des îles sous la mer du Japon, contrastant avecune croûte plus épaisse (20 à 30 km) reposant sans discon¬tinuité sur un manteau anormal sous l'arc insulaire (fig. IOC)

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Fig-1_8 : Arcs insulaires des îles du Japon :

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hachures horizontales : ceintures geosynclinalesmésozoiques-tertiaires.

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Figi_9 : (A) Carte de localisation des séismes (prof. Moy. 40ä60km)

et des volcans actifs de l'arc insulaire du Japon

(d'après YOSHII (1977) , Univ. Tohoka (Sendai)

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Fiçj. 9 (B) : Coupe E . W . a travers Tare insulaire du Japon central montrant la répartition dess1"ismes en profondeur et dans l'espace (activité sismigue de Avril 1975 à Octobre 1976)(d'après YOSHII (1977) Univ. Tohoka (Sendaîl

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Fig_._10 : Coupes géophysiques à travers l'arc insulaire du Japon central

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- 49

Dans le détail on constate (Fig. 11)

- que l'extension du manteau anormal se limite à la portion del'arc insulaire affectée par l'activité volcanique. De partet d'autre, on observe un manteau normal

- que l'activité sismique se répartit soit dans la croûte à uneprofondeur de moins de 20 km, soit dans le manteau selon deuxplans parallèles et distants de 30 km.

- une zone asismique caractérisée par de faibles vitesses et defaibles coefficients de froisson (S : VP/VS) sépare la croûte(sismique) des plans de Benioff. Tout se passe comme si lemanteau anormal de cette région était dans un état de fusionpartielle incipiente.

On observe par ailleurs que les mécanismes du foyer des séismestraduisent un cisaillement le long du plan de Benioff, et une compressiondans le croûte.

Les variations des volcans du flux de chaleur au Japon soiit éga¬lement significatives . De 0.5 à 1.0 HFU au niveau des fosses, le fluxde chaleur croit vers l'arc sédimentaire (1 à 1.5 HFU) et l'arc volcaniqueoù il atteint les valeurs maximales (1.5 à 2.5 HFU) . Il décroit ensuiteprogressivement vers la mer du Japon _ et le continent (Fig. lOD et Fig. 12)

Tous ces éléments s'intègrent parfaitement dans mon interprétationen terme de "tectonique de plaques" de cette région. Les arcs insulaires duJapon constituent une "zone de subduction" typique où la lithosphère océani¬que de l'océan pacifique plonge sous les îles , édifiées par accumulationdes sédiments plus ou moins métamorphisés au voisinage de la fosse etrecoupés d'intrusions plutoniques et émissions volcaniques calco-alcalines.

Ces magmas proviennent de la fusion partielle d'un manteau hydratépar la lithosphère océanique descendante . Ils se répartissent selon desbandes parallèles, les plus tholiitiques vers l'avant de l'arc, les plusalcalins vers l'arrière.

Cette zonalité du volcanisme traduit des profondeurs de genèsecroissantes d'Est en Ouest avec le plongement de la plaque pacifique (fig. 13)Les données de la pétrologie expérimentale confirment que des magmas plusalcalins sont produits à plus forte pression en présence d'eau à partird'un solide initial de composition péridolitique (fig. 14)

Un dédoublement récent de la zone de subduction, au sud de larégion de Tokyo a permis l'individualisation d'une plaque supplémentaireentre Asie et Pacifique central : la plaque Philippines .Ainsi, la région de Tokyo -ou plus exactement la région de la péninsuled'Izu prend une signification géodynamique particulière : il s'agit d'unpoint de jonction triple (fig. 15) ce qui explique à la fois l'intensitéet la complexité des phénomènes tectoniques que volcaniques qui l'affectent(fig. 16).

- 49

Dans le détail on constate (Fig. 11)

- que l'extension du manteau anormal se limite à la portion del'arc insulaire affectée par l'activité volcanique. De partet d'autre, on observe un manteau normal

- que l'activité sismique se répartit soit dans la croûte à uneprofondeur de moins de 20 km, soit dans le manteau selon deuxplans parallèles et distants de 30 km.

- une zone asismique caractérisée par de faibles vitesses et defaibles coefficients de froisson (S : VP/VS) sépare la croûte(sismique) des plans de Benioff. Tout se passe comme si lemanteau anormal de cette région était dans un état de fusionpartielle incipiente.

On observe par ailleurs que les mécanismes du foyer des séismestraduisent un cisaillement le long du plan de Benioff, et une compressiondans le croûte.

Les variations des volcans du flux de chaleur au Japon soiit éga¬lement significatives . De 0.5 à 1.0 HFU au niveau des fosses, le fluxde chaleur croit vers l'arc sédimentaire (1 à 1.5 HFU) et l'arc volcaniqueoù il atteint les valeurs maximales (1.5 à 2.5 HFU) . Il décroit ensuiteprogressivement vers la mer du Japon _ et le continent (Fig. lOD et Fig. 12)

Tous ces éléments s'intègrent parfaitement dans mon interprétationen terme de "tectonique de plaques" de cette région. Les arcs insulaires duJapon constituent une "zone de subduction" typique où la lithosphère océani¬que de l'océan pacifique plonge sous les îles , édifiées par accumulationdes sédiments plus ou moins métamorphisés au voisinage de la fosse etrecoupés d'intrusions plutoniques et émissions volcaniques calco-alcalines.

Ces magmas proviennent de la fusion partielle d'un manteau hydratépar la lithosphère océanique descendante . Ils se répartissent selon desbandes parallèles, les plus tholiitiques vers l'avant de l'arc, les plusalcalins vers l'arrière.

Cette zonalité du volcanisme traduit des profondeurs de genèsecroissantes d'Est en Ouest avec le plongement de la plaque pacifique (fig. 13)Les données de la pétrologie expérimentale confirment que des magmas plusalcalins sont produits à plus forte pression en présence d'eau à partird'un solide initial de composition péridolitique (fig. 14)

Un dédoublement récent de la zone de subduction, au sud de larégion de Tokyo a permis l'individualisation d'une plaque supplémentaireentre Asie et Pacifique central : la plaque Philippines .Ainsi, la région de Tokyo -ou plus exactement la région de la péninsuled'Izu prend une signification géodynamique particulière : il s'agit d'unpoint de jonction triple (fig. 15) ce qui explique à la fois l'intensitéet la complexité des phénomènes tectoniques que volcaniques qui l'affectent(fig. 16).

- 50 -

: Carte de variation du flux de chaleur auget zones avoisinantes (en HFU = 1 cal cm sec )

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Fig¿_13 : Distribution des volcans quaternaires du Japon :

Caractéristiques magmatiques : 1) tholéites2) andésite ä pyroxene, 3) andésite à pyroxeneet andésite ä amdibole, 4) andésite à horrblendeavec ou sans biotite, 5) dacites ou rhyolites,6) basaltes alcalins et roches alcalines»7) pyroclastites (ignimbrites), 8) Calderas(diam. de + de XO k m ) .

- 52 -

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ic section through the descending slab toillustrate the melting relations. Curves S and L arc the water-$3 tu rated solidus and liqutdus curves (fig. 1) for olivinetholciite [10, 1] ¡. T h e suppled area and the labelled pointsare the same as in fig. 1. For clarity, the thickness of the slab

has been exaggerated five times. ^ ^

F 1 g , Composition des liquides primaires obtenus par fusion

partielle de péridotite à différentes pressions

- 53 -

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Fig-1_15 : Limites des plaques dans Ta région du Japon,(d'après SUGIMURA - 1972 -)

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Fig_._16 : Volcanisme et tectonique récents de la zone de .jonction

triple de la péninsule d'Izu:

- Localisation des zones eruptives des volcans Fuji, Hakoneet Izu - Oshima (grisé)

- Failles apparues lors du tremblement de terre de 1930,1974,1978 et déplacement sur les failles.

- 55 -

LES VOLCANS DU JAPON

La Japon possède environ 200 volcans quaternaires, dont 60 sontactifs à l'heure actuelle ou ont comme des éruptions historiques. Parmices 60 volcans, 17 ont une activité suffisamment importante pour que desobservatoires permanents -fonctionnant 24 h sur 24- y soient installés(Tableau ).

Par ailleurs, 4 volcans ont une activité pratiquement permanentequi justifie des réseaux géophysiques de surveillance :

Il s'agit des volcans suivants :

- SAKURAJIMA

- ASO

- ASUMA

- OSHIMA.

Tableau 7

LISTE DES PRINCIPAUX VOLCANS ACTIFS JAPONAIS, AVEC INDICATION DES

OBSERVATOIRES UNIVERSITAIRES LES ETUDIANTS (Réseaux permanents)

(Noter que tous ces volcans sont par ailleurs équipés d'observatoireset de réseaux de surveillance du bureau météorolotique -réseaux officielschargés de la surveillance-).

NOM DU VOLCAN

- Usu

- Tokachi

- Komagatake

- Karomai

- Aso

- Asuma

- Kirishima- Os hi ma

- Sakurajiima- Unsen

- Kyakajima

- Nasu

- Shikotsu

OBSERVATOIRE UNIVERSITAIRE

Université d'HokkaidoIl II

Il II

Il II

Univ. Tohoku, Univ. Kyoto

Université de Tokyo

Université de Tokyo

Université de Tokyo

Université de Kyoto

Université de Kyushu

- 55 -

LES VOLCANS DU JAPON

La Japon possède environ 200 volcans quaternaires, dont 60 sontactifs à l'heure actuelle ou ont comme des éruptions historiques. Parmices 60 volcans, 17 ont une activité suffisamment importante pour que desobservatoires permanents -fonctionnant 24 h sur 24- y soient installés(Tableau ).

Par ailleurs, 4 volcans ont une activité pratiquement permanentequi justifie des réseaux géophysiques de surveillance :

Il s'agit des volcans suivants :

- SAKURAJIMA

- ASO

- ASUMA

- OSHIMA.

Tableau 7

LISTE DES PRINCIPAUX VOLCANS ACTIFS JAPONAIS, AVEC INDICATION DES

OBSERVATOIRES UNIVERSITAIRES LES ETUDIANTS (Réseaux permanents)

(Noter que tous ces volcans sont par ailleurs équipés d'observatoireset de réseaux de surveillance du bureau météorolotique -réseaux officielschargés de la surveillance-).

NOM DU VOLCAN

- Usu

- Tokachi

- Komagatake

- Karomai

- Aso

- Asuma

- Kirishima- Os hi ma

- Sakurajiima- Unsen

- Kyakajima

- Nasu

- Shikotsu

OBSERVATOIRE UNIVERSITAIRE

Université d'HokkaidoIl II

Il II

Il II

Univ. Tohoku, Univ. Kyoto

Université de Tokyo

Université de Tokyo

Université de Tokyo

Université de Kyoto

Université de Kyushu

- 56 -

Vglçans_de_2a_Péninsule_d_|__IZy

Les volcans de la péninsule d'Izu -les plus proches de Tokyo-s'alignent le long d^im axe NNW marquant la limite entre plaques Pacifiqueet Philippines. Une dizaine de volcans quaternaires s'alignent sur cet axe ;trois de ces volcans sont actifs : Fuji au nord, Hakone et Izu Oshima au sud;6 autres ont été actifs au cours du quaternaire entre Hanoke et Izu Oshima(fig. 17) . Une synthèse en langue anglaise sur ces volcans est disponible(Oki et al , 1978)

Volcan FUJ

Le volcan Fuji n^est plus actif à l'heure actuelle et aucun signede réveil n'est apparu depuis la dernière éruption de 2900 ans BP.Attraction touristique , ce volcan ne présente ni danger immédiat,ni intérêt géothermique apparent.

Volcan Hakone :

Le volcan Hakone est 1© site d*une activité sismique et volcaniqueintense dans la période historique Cfig.lS) Les cendres de Hakoneont atteint Tokyo a plusieurs reprise au cours de la période histo¬rique. C'est !'un des volcans le mieux connu du japon, tant du pointde vue géologique -succession des éruptions, pétrologie- que du pointd© vue géochimie de ses manifestations hydrothermales Cfig,19) etde sa structure profonde, la décharge de chaleur dans la zone à

haute température atteint 11,0 x 10 W.

Cette bonne connaissance de la structure géophysique profonde duvolcan a permis le développement de modèles analogiques prenanten compte : température et dimension de la chambre magmatique, con¬duction, et convection magmatique et hydrothermale. IRIYAMA et OKI

(197§) ont ainsi pu calculer qu'une chambre magmatique de 5 km dediamètre, située à 7 km de profondeur sous la zone centrale duvolcan permet d'expliquer la répartition des isothermes au voisi¬nage du volcan (Fig 20 et 21).

De tels modèles pourraient être développés aux Antilles et à laRéunion et comme outil de prospection et de développement géothermiquedans d'autres régions volcaniques. Les programmes en cours au BRGM

doivent prendre en compte les résultats acquis au Japon

- 56 -

Vglçans_de_2a_Péninsule_d_|__IZy

Les volcans de la péninsule d'Izu -les plus proches de Tokyo-s'alignent le long d^im axe NNW marquant la limite entre plaques Pacifiqueet Philippines. Une dizaine de volcans quaternaires s'alignent sur cet axe ;trois de ces volcans sont actifs : Fuji au nord, Hakone et Izu Oshima au sud;6 autres ont été actifs au cours du quaternaire entre Hanoke et Izu Oshima(fig. 17) . Une synthèse en langue anglaise sur ces volcans est disponible(Oki et al , 1978)

Volcan FUJ

Le volcan Fuji n^est plus actif à l'heure actuelle et aucun signede réveil n'est apparu depuis la dernière éruption de 2900 ans BP.Attraction touristique , ce volcan ne présente ni danger immédiat,ni intérêt géothermique apparent.

Volcan Hakone :

Le volcan Hakone est 1© site d*une activité sismique et volcaniqueintense dans la période historique Cfig.lS) Les cendres de Hakoneont atteint Tokyo a plusieurs reprise au cours de la période histo¬rique. C'est !'un des volcans le mieux connu du japon, tant du pointde vue géologique -succession des éruptions, pétrologie- que du pointd© vue géochimie de ses manifestations hydrothermales Cfig,19) etde sa structure profonde, la décharge de chaleur dans la zone à

haute température atteint 11,0 x 10 W.

Cette bonne connaissance de la structure géophysique profonde duvolcan a permis le développement de modèles analogiques prenanten compte : température et dimension de la chambre magmatique, con¬duction, et convection magmatique et hydrothermale. IRIYAMA et OKI

(197§) ont ainsi pu calculer qu'une chambre magmatique de 5 km dediamètre, située à 7 km de profondeur sous la zone centrale duvolcan permet d'expliquer la répartition des isothermes au voisi¬nage du volcan (Fig 20 et 21).

De tels modèles pourraient être développés aux Antilles et à laRéunion et comme outil de prospection et de développement géothermiquedans d'autres régions volcaniques. Les programmes en cours au BRGM

doivent prendre en compte les résultats acquis au Japon

- 57 -

o 105kcal/min

O ioo 10

20 Km

: Carte de distribution des volcans quaternaireset des décharges thermiques par sources thermales .et fumeroies dans la régions de la péninsule d'Izu

- 58 -

3¿°50'

Péninsule d'Izu

Fig. 18 : Carte de la distribution des epicentres des petits séismes

(magnitude de moins de 0,5) dans la période Nov. 75-Dëc. 76

Les triangles indiquent les zones d'émission volcaniquerécentes

- 59 -

^ j_9 : Carte de répartition des sources thermales du volcan Hakone(d'après Oki et Hirano, 1970)Zone 1 = eaux sulfatées acidesZone 2 = eaux bicarbonatées sulfatéesZone 3 = eaux chlorurées sodiquesZone 4 = eaux , résultats de mélanges.

- P O

-¿00m

J 1 1

EÎ9.1-22 : Cat"te de répartition et coupe des isothermes dans la régionde Hakone (Oki et Hirano , 1974)

8 4rr,W/m2 S 4 m W / m 2

- 61 -Grandeurs introduites dans le modèle

zone de change zone de rechange, proi-

fondeur de la chambre magmatique, flux

de chaleur dissipé etc...

21_B Résultat du calcul analogique par

v ordinateur

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Fig. 21 : Modélisation thermique du volcan Hakone d'après Iriyama et Oki (1978)

- 62 -

I zu - Oshima

Cette île volcanique est un strato-volcan basaltique situé à unecentaine de kms au S.S.W. de Tokyo. Elle s'est construite au coursdu quaternaire récent (40.000 ans environ) , et les dernièreséruptions datent de 1912-1914, 1950-1951 et 1953-1954 (Isshiki etal , 1976).

Une caldera de 3 x 4 km occupe le sommet du volcan. L'étude his-torique des émissions montre une courbe linéaire du volume cumuléde produits émis en fonction du temps (fig.22).

Cette île ne présente pas de manifestation thermale importante,comme c'est fréquemment le cas pour les volcans basaltiques.

Intérêt Géothermique de la région de la péninsule d'Izu

La péninsule d'izu apparaît comme une zone géothermique poten-tielle de grand intérêt, en particulier dans sa partie centraleau voisinnage du volcan Hakone. Aucun développement industrieln'est encore envisagé.

500A.D I0OO I5000-

2000

Fig;_22 : Volume cumulé des produits volcaniques émis par lecratère central du volcan Oshima au cours de lapériode historique

- 63 -

m&>^,.^j\ c-

Fig. 23 : Le volcan Shlkotsa

.,./•, • • ;H IS M

Fig. 24 : Le volcan Usu

- eu

L§§_§iΧ§_volçanigues_du_Sud_d^HOKKAIDO

Nous avons pu visiter plusieurs volcans actifs et sitesgéothermiques potentiels dans la partie sud de l'île d'Hokkaido

1. Le volcan Chitoze et le site géothermique de Jozaipkei

2. Le volcan à Caldera Toya incluant le volcan Usu actifcette année et le délèbre dôme de Showa Shinzan (1910,1945)

3. La caldera de Nigorikawa

4. Le Volcan Mori

Le Volcan Shikotsu et le site géothermique de Jozankei (Fig. 23)

La Caldera du volcan Shikotsu , de 13 km de diamètre, s'estformée il y a environ 80.000 ans B.P. comme la plupart descalderas du Japon, suite à une importante éruption ignimbri-tique (100 km^ de ponces andésitiques) . Plusieurs centresd'activité volcanique parasites ont pris naissance à l'in¬tersection des murs de la caldera avec une fissure de directionNNW la traversant par le milieu. Le plus récent est un dômedacitique, mis en place en 1909.

Le site géothermique de Jozankei prospecté par la Sté NipponMining est situé au voisinage de ce volcan.

La Caldera Toya et ie Volcan Usu ( Fig. 24)

La Caldera Toya (10 km de diamètre) s'est formée il y a environ20.000 ans suite- â une éruption de cendres dacitiques. Plusrécemment (8000 ans B.P.) un stratovolcan andésitique s'estédifié sur le flanc sud de la caldera (andésite basaltique àplagioclase) . Dans l'époque historique , plusieurs émissionssilencieuses se sont produites sur ce volcan (6 éruptions im¬portantes au cours des derniers 360 ans) : Coulée de lave en1563, nuée de cendres en 1769, éruption de cendres suivie d'unenuée ardente en 1822 et 1853 (les plus meurtrières), mise enplace du dôme Meji Shinkan en 1910, du Showa Shinsam en 1945,et enfin 4 éruptions de cendres en 1977 et Importantes déforma¬tions crustales affectant tout le flanc nord du volcan Usu, trèsdestructeur pour les édifices (asile psychiatrique, nombreusesmaisons et réseau routier détruits ou endommagés) .

- eu

L§§_§iΧ§_volçanigues_du_Sud_d^HOKKAIDO

Nous avons pu visiter plusieurs volcans actifs et sitesgéothermiques potentiels dans la partie sud de l'île d'Hokkaido

1. Le volcan Chitoze et le site géothermique de Jozaipkei

2. Le volcan à Caldera Toya incluant le volcan Usu actifcette année et le délèbre dôme de Showa Shinzan (1910,1945)

3. La caldera de Nigorikawa

4. Le Volcan Mori

Le Volcan Shikotsu et le site géothermique de Jozankei (Fig. 23)

La Caldera du volcan Shikotsu , de 13 km de diamètre, s'estformée il y a environ 80.000 ans B.P. comme la plupart descalderas du Japon, suite à une importante éruption ignimbri-tique (100 km^ de ponces andésitiques) . Plusieurs centresd'activité volcanique parasites ont pris naissance à l'in¬tersection des murs de la caldera avec une fissure de directionNNW la traversant par le milieu. Le plus récent est un dômedacitique, mis en place en 1909.

Le site géothermique de Jozankei prospecté par la Sté NipponMining est situé au voisinage de ce volcan.

La Caldera Toya et ie Volcan Usu ( Fig. 24)

La Caldera Toya (10 km de diamètre) s'est formée il y a environ20.000 ans suite- â une éruption de cendres dacitiques. Plusrécemment (8000 ans B.P.) un stratovolcan andésitique s'estédifié sur le flanc sud de la caldera (andésite basaltique àplagioclase) . Dans l'époque historique , plusieurs émissionssilencieuses se sont produites sur ce volcan (6 éruptions im¬portantes au cours des derniers 360 ans) : Coulée de lave en1563, nuée de cendres en 1769, éruption de cendres suivie d'unenuée ardente en 1822 et 1853 (les plus meurtrières), mise enplace du dôme Meji Shinkan en 1910, du Showa Shinsam en 1945,et enfin 4 éruptions de cendres en 1977 et Importantes déforma¬tions crustales affectant tout le flanc nord du volcan Usu, trèsdestructeur pour les édifices (asile psychiatrique, nombreusesmaisons et réseau routier détruits ou endommagés) .

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La Caldera de Nigorikawa

La Caldera de Nigorikawa est de petit diamètre (3 km). Plusieurszones fumeroliennes sont observées sur les flancs nord.

La Société J.M.C. y développe des recherches intensives (géochimie,géophysique), et des forages de reconnaissance sont en cours.Une centrale dont la puissance n'est pas précisée est prévuepour 1985.

Le Volcan Mori

Situé à 25 km au S.E. de Nigorikawa, le volcan Mori a connuune importante éruption (avalanche de ponces) en 1929. Ils'agit d'un strato-volcan andésitique, cône central dépourvude caldera.

!:a_réglon_de_j<IRISHIMA

La région de Kirishima, qui correspond aux points culminants dusud de l'île de Kyushu , comporte un certain nombre de volcans quaternairesalignés en direction NNW et regroupés -comme la plupart des volcans actifsjaponais- au sein d'un parc national. Deux de ces volcans ne sont plusactifs (Shiratori Yama et Koshiki Dake), les trois autres sont affectéspar divers indices hydrothermaux ; leur altitude oscille autour de 1400 m(fig.24)

- Karakumi : strato-volcan andésitique à cratère central, avecdôme rhyodaci tique récent excentré . Le sommet du volcan estaffecté par de nombreux solfatares au voisinage du dôme etau sommet des vallées qui l'entaillent.

- Shimoe : vaste strato-volcan à caldera occupée par un lac,avec activité solfatarisme le long des failles borlares dela caldera et sur les flancs du volcan.

- Takachi ko : cratères d'andésites basaltiques coalescents,avec activité fumerol ienne centrale

La Société Nittetsu mining prospecte cette zone géothermique depuis1973. Elle possédait des terrains entourant les indices de soufre sur leflanc sud du Karakimi. Un levé géologique détaillé a été réalisé, qui a misen évidence un contrôle tectonique des indices hydrothermaux par des fracturesNNW et ENE . Des cratères d'exploration phréatique s'observent en plusieurspoints et une explosion a été observée en 1971 à Teapai.

Une étude géochimique et l'observation de forages réalisés dans levoisinage pour des stations thermales et des hotels (tous donnent de lavapeur sèche) montrent que le système est à vapeur dominante. Des levésélectrique, topographique et gravimétrique ont été réalisés, de même quedes forages de gradient (50 m) dans une zone de 3x5 km. 5 lignes électriquesde 5km de long, equidistantes de 500 m ont été levées parallèlement aux struc¬tures (selon la direction ENE). Elles ont mis en évidence des zones de faiblerésistivité allongées en direction ENE en correspondance avec les zones

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La Caldera de Nigorikawa

La Caldera de Nigorikawa est de petit diamètre (3 km). Plusieurszones fumeroliennes sont observées sur les flancs nord.

La Société J.M.C. y développe des recherches intensives (géochimie,géophysique), et des forages de reconnaissance sont en cours.Une centrale dont la puissance n'est pas précisée est prévuepour 1985.

Le Volcan Mori

Situé à 25 km au S.E. de Nigorikawa, le volcan Mori a connuune importante éruption (avalanche de ponces) en 1929. Ils'agit d'un strato-volcan andésitique, cône central dépourvude caldera.

!:a_réglon_de_j<IRISHIMA

La région de Kirishima, qui correspond aux points culminants dusud de l'île de Kyushu , comporte un certain nombre de volcans quaternairesalignés en direction NNW et regroupés -comme la plupart des volcans actifsjaponais- au sein d'un parc national. Deux de ces volcans ne sont plusactifs (Shiratori Yama et Koshiki Dake), les trois autres sont affectéspar divers indices hydrothermaux ; leur altitude oscille autour de 1400 m(fig.24)

- Karakumi : strato-volcan andésitique à cratère central, avecdôme rhyodaci tique récent excentré . Le sommet du volcan estaffecté par de nombreux solfatares au voisinage du dôme etau sommet des vallées qui l'entaillent.

- Shimoe : vaste strato-volcan à caldera occupée par un lac,avec activité solfatarisme le long des failles borlares dela caldera et sur les flancs du volcan.

- Takachi ko : cratères d'andésites basaltiques coalescents,avec activité fumerol ienne centrale

La Société Nittetsu mining prospecte cette zone géothermique depuis1973. Elle possédait des terrains entourant les indices de soufre sur leflanc sud du Karakimi. Un levé géologique détaillé a été réalisé, qui a misen évidence un contrôle tectonique des indices hydrothermaux par des fracturesNNW et ENE . Des cratères d'exploration phréatique s'observent en plusieurspoints et une explosion a été observée en 1971 à Teapai.

Une étude géochimique et l'observation de forages réalisés dans levoisinage pour des stations thermales et des hotels (tous donnent de lavapeur sèche) montrent que le système est à vapeur dominante. Des levésélectrique, topographique et gravimétrique ont été réalisés, de même quedes forages de gradient (50 m) dans une zone de 3x5 km. 5 lignes électriquesde 5km de long, equidistantes de 500 m ont été levées parallèlement aux struc¬tures (selon la direction ENE). Elles ont mis en évidence des zones de faiblerésistivité allongées en direction ENE en correspondance avec les zones

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de concentration d'indices fumerolliens. Des anomalies positives degravité sont observées dans ces mêmes zones. Les objectifs visés -sériesd'andésites à pyroxenes- sont situés au voisinnage du niveau de la mertandis que le socle mésozoique à tertiaire -constitué deaffleurant à l'est- est abaissé sous la zone volcanique à une profondeurde l'ordre de 2500 m.

La société Nittetsu mining n'a pas été autorisée à ce jour âeffectuer des forages de production. Le service géologique (G.S.J.) aréalisé un forage de reconnaissance à 500 m, où une température de 186°Ca été relevée. Le ministère de l'environnement est opposé au développementd'une exploitation industrielle aux confins du parc national du Kirishima,et les seuls forages de production autorisés sont ceux destinés aux hotels.Une négociation est en cours entre ministères de l'industrie et de l'environ¬nement car cette situation ne concerne pas seulement Kirishima mais plusievirsautres sites géothermiques japonais situés à proximité de parcs nationaux.Il ne fait aucun doute que cette région représente l'un des meilleurs sitesgéothermiques potentiels du Japon.

La Caldera et le Volcan SAKURAJIMA

Le volcan Sakurajima constitue une presqu'île au fond d'un golfeau sud de l'île de Kyushu (fig. 25). Le golfe résulte en fait de 1' eff ondrement d'une vaste caldera, sans doute la plus vaste du Japon (25 kmde diamètre). Nous reviendrons par ailleurs sur ce volcan très actifsurveillé en permanence par trois observatoires, et qui oblige leshabitants de Kagoshima (100.000 ha) à ne pas sortir de chez eux sansleur parapluie (plus de cendres par vent d' est - vent dominant).

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de concentration d'indices fumerolliens. Des anomalies positives degravité sont observées dans ces mêmes zones. Les objectifs visés -sériesd'andésites à pyroxenes- sont situés au voisinnage du niveau de la mertandis que le socle mésozoique à tertiaire -constitué deaffleurant à l'est- est abaissé sous la zone volcanique à une profondeurde l'ordre de 2500 m.

La société Nittetsu mining n'a pas été autorisée à ce jour âeffectuer des forages de production. Le service géologique (G.S.J.) aréalisé un forage de reconnaissance à 500 m, où une température de 186°Ca été relevée. Le ministère de l'environnement est opposé au développementd'une exploitation industrielle aux confins du parc national du Kirishima,et les seuls forages de production autorisés sont ceux destinés aux hotels.Une négociation est en cours entre ministères de l'industrie et de l'environ¬nement car cette situation ne concerne pas seulement Kirishima mais plusievirsautres sites géothermiques japonais situés à proximité de parcs nationaux.Il ne fait aucun doute que cette région représente l'un des meilleurs sitesgéothermiques potentiels du Japon.

La Caldera et le Volcan SAKURAJIMA

Le volcan Sakurajima constitue une presqu'île au fond d'un golfeau sud de l'île de Kyushu (fig. 25). Le golfe résulte en fait de 1' eff ondrement d'une vaste caldera, sans doute la plus vaste du Japon (25 kmde diamètre). Nous reviendrons par ailleurs sur ce volcan très actifsurveillé en permanence par trois observatoires, et qui oblige leshabitants de Kagoshima (100.000 ha) à ne pas sortir de chez eux sansleur parapluie (plus de cendres par vent d' est - vent dominant).

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Fig. 25 : Le volcan Sakurajima.

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V-LES SITES GEOTHERiU QUES EXPLOITES

v.l - LE DISTRICT GBDTEíERMIQüE DE TAKOTA (KYUSHU) ET LES SITES

D'OTAKE, HATCHOBARU et BEPPU

V.1.1 - GEOLOGIE DU DISTRICT DE TAKDTA (KYUSHU CENTAL) - (Fig. 26)

Le district de Takota, où se trouve le volcan Aso et l'axevolcano-tectonique Beppu- Kumamoto est caractérisé par :

- un socle métamorphique basique (gabbro, pyroxénites, amphibolites)avec intrusions de granites cataclastiques d'âge pré-silurienen contact discordant avec des formations détritiques et volca¬niques acides siluriennes.

- une couverture de paleozoîque supérieur, dite de Chichibuconstituée de phillites, de grès et de calcaires , recoupéepar des intrusions ultrabasiques (serpentinites, durites)d'âge crétacé inférieur, et une couverture détritique plusrécente encore (crétacé moyen).

- la formation d ' Onogawa , d ' âge cenomacien et santonien, composéede grès, de marnes et de calcaires marins.

- les formations volcaniques et plutoniques d'âge miocène constituantla première phase de magmatisme qui se poursuit jusqu'à l'époqueactuelle. Les laves sont constituées d' intercalations de rhyolitesde dacites et d'andésites. Des intrusions granitiques et granodio-ritiques datées autour de 20 MA sont accompagnées de gisementspolymétalliques .

Dans la période récente, un graben de direction NE-SW s'estformé, divisant l'île de Kyushu en deux par le milieu : la zone de dépres¬sion Beppu-Kumamoto, sur laquelle sont alignés les volcans Aso, Kuju, et lesvolcans de la région de Beppu.

Cette dépression est marquée en gravimétrie par une zone d'anomalienégative, tandis que les anomalies positives marquent les zones volcaniquesrécentes et les zones géothermales. C'est le long de cette dépression ques'observent les sites géothermiques d'Otake, Hatchobaru et Beppu, et d'autresencore non développés.

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V-LES SITES GEOTHERiU QUES EXPLOITES

v.l - LE DISTRICT GBDTEíERMIQüE DE TAKOTA (KYUSHU) ET LES SITES

D'OTAKE, HATCHOBARU et BEPPU

V.1.1 - GEOLOGIE DU DISTRICT DE TAKDTA (KYUSHU CENTAL) - (Fig. 26)

Le district de Takota, où se trouve le volcan Aso et l'axevolcano-tectonique Beppu- Kumamoto est caractérisé par :

- un socle métamorphique basique (gabbro, pyroxénites, amphibolites)avec intrusions de granites cataclastiques d'âge pré-silurienen contact discordant avec des formations détritiques et volca¬niques acides siluriennes.

- une couverture de paleozoîque supérieur, dite de Chichibuconstituée de phillites, de grès et de calcaires , recoupéepar des intrusions ultrabasiques (serpentinites, durites)d'âge crétacé inférieur, et une couverture détritique plusrécente encore (crétacé moyen).

- la formation d ' Onogawa , d ' âge cenomacien et santonien, composéede grès, de marnes et de calcaires marins.

- les formations volcaniques et plutoniques d'âge miocène constituantla première phase de magmatisme qui se poursuit jusqu'à l'époqueactuelle. Les laves sont constituées d' intercalations de rhyolitesde dacites et d'andésites. Des intrusions granitiques et granodio-ritiques datées autour de 20 MA sont accompagnées de gisementspolymétalliques .

Dans la période récente, un graben de direction NE-SW s'estformé, divisant l'île de Kyushu en deux par le milieu : la zone de dépres¬sion Beppu-Kumamoto, sur laquelle sont alignés les volcans Aso, Kuju, et lesvolcans de la région de Beppu.

Cette dépression est marquée en gravimétrie par une zone d'anomalienégative, tandis que les anomalies positives marquent les zones volcaniquesrécentes et les zones géothermales. C'est le long de cette dépression ques'observent les sites géothermiques d'Otake, Hatchobaru et Beppu, et d'autresencore non développés.

L'axe dégressif Beppudans 1'île

de Kyushu. Localisation deschamps gHatchoba

athermiques d'Qtake,u et Beppu

ïies-asï -4.;. r K v --xz.i

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V.1.2. - OTAKE

Le champ géothermique d^ Otake est situé à une altitude de 900à 1100 m au Nord Ouest du volcan Kuju distant de 6 kms. Il est exploitépar la Kyushu Electric Power Co (K.E.P.C) depuis 1967.

99DΧxte_géglggigue

Le champ se situe dans une zone volcanique quaternaire , où s'observent de nombreuses manifestations fumeroliennes (Otake, Kawara, Komatsu)ainsi que plusieurs sources chaudes dans la rivière Kusu. Ces manifestationsde surface sont évidentes, tant par l'abondance des fumeroles et champs sol-fatariens que par l'étendue des zones affectées par l'altération hydrothermale.

L'étude du champ a été menée par K.E.P.C. dans la période 1950 -1957 . Un levé géologique a permis de localiser les principaux indices de

surface, dont la repartition est contrôlée par des systèmes de fracture.Des levés électriques et magnétiques ont été effectués, ce qui a permis delocaliser des zones de faible résistivité sur lesquelles 12 puits ont étéforés , â des profondeurs de 300 à 600 m.

Cinq de ces puits présentèrent une production suffisante pourêtre exploités. Les puits sont forés et équipés avec double casing (15pouces sur 30 mètres puis 12 pouces sur 200 à 300 mètres), les zonesproductrices en fonds de puits étant en open hole (casing de production en 8 5/8"Le fluide produit est un mélange eau - vapeur.

Des essais ont permis d'établir la pression de vapeur ( 2,5 kg/cm2en moyenne) en tête de puits, 3 puits initialement productifs ont vu la pro¬duction disparaître après quelques jours. Les essais ont permis de montrerque la production était liée à des systèmes de fracture.

Des essais de corrosion ont été réalisés sur des métaux variés pourdéterminer les matériaux les plus résistants â la corrosion, et la constructionde la centrale a démarré en 1966.

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V.1.2. - OTAKE

Le champ géothermique d^ Otake est situé à une altitude de 900à 1100 m au Nord Ouest du volcan Kuju distant de 6 kms. Il est exploitépar la Kyushu Electric Power Co (K.E.P.C) depuis 1967.

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Le champ se situe dans une zone volcanique quaternaire , où s'observent de nombreuses manifestations fumeroliennes (Otake, Kawara, Komatsu)ainsi que plusieurs sources chaudes dans la rivière Kusu. Ces manifestationsde surface sont évidentes, tant par l'abondance des fumeroles et champs sol-fatariens que par l'étendue des zones affectées par l'altération hydrothermale.

L'étude du champ a été menée par K.E.P.C. dans la période 1950 -1957 . Un levé géologique a permis de localiser les principaux indices de

surface, dont la repartition est contrôlée par des systèmes de fracture.Des levés électriques et magnétiques ont été effectués, ce qui a permis delocaliser des zones de faible résistivité sur lesquelles 12 puits ont étéforés , â des profondeurs de 300 à 600 m.

Cinq de ces puits présentèrent une production suffisante pourêtre exploités. Les puits sont forés et équipés avec double casing (15pouces sur 30 mètres puis 12 pouces sur 200 à 300 mètres), les zonesproductrices en fonds de puits étant en open hole (casing de production en 8 5/8"Le fluide produit est un mélange eau - vapeur.

Des essais ont permis d'établir la pression de vapeur ( 2,5 kg/cm2en moyenne) en tête de puits, 3 puits initialement productifs ont vu la pro¬duction disparaître après quelques jours. Les essais ont permis de montrerque la production était liée à des systèmes de fracture.

Des essais de corrosion ont été réalisés sur des métaux variés pourdéterminer les matériaux les plus résistants â la corrosion, et la constructionde la centrale a démarré en 1966.

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ǧr§9îi!rl§îl9y§§-yÊ_lllD§Îallation_d]_0take (Fig. 27)

Des séparateurs et des silencieux sont installés en tête de chaquepuits . Le rapport vapeur/eau chaude est de l'ordre de 1/4 . L'eau est réin¬jectée et la vapeur est envoyée depuis les divers puits par tubes calorifu¬ges vers la turbine . A l'entrée de la turbine, la pression de la vapeurest de 1,6 kg/cm2 et la température de 127°C, le débit de vapeur est de113 T/h. A la sortie de la turbine, la vapeur est condensée et refroidieà 41°C dans un condenseur refroidi par l'intermédiaire d'une toiup derefroidissement à air . (température de circulation de l'eau : 26° C)

La turbine est classique comme dans une centrale thermique conventionelle (fig. 27 ) .Sa puissance est de 11 MW, vitesse de 3.500 t/min.

Après turbinage, l'eau condensée n'est pas recyclée. Elle estrenvoyée dans le sol par un réservoir drainé. Le générateur (15.000 KVA)est de marque Toshiba.

La centrale a coûté 3.520.000 $ . Sa construction a commencéen septembre 1956, la turbine était installée en mars 1967 et la centraleentrait en connection avec le réseau en Août 1957. Elle produit 78.840 10kw/h et occupe une surface totale de 4.820 m2 (plus de 3.800 m2 pour les puits)(fig. 28 )

Prgblèniies_d^exg]_gitatign

L'eau géothermale est fortement chargée en silice, et des incrus¬tations se développent qui rendent nécessaire des opérations de maintenancetous les deux ans.

Au cours de l'une des dernières opérations de maintenance, soitaprès dix ans de production environ , les puits 7 et 8 ont baissé, de sorteque la production est maintenant stoppée sur ces puits. Il semble quece problème soit une conséquence immédiate des arrêts de production inter¬venants au cours de ces opérations par suite d'un équipement mal adpaté.Deux forages ont été refait depuis sans succès . Un autre forage doit êtrefait en octobre 1978, à quelques mètres du puits n°7.

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Des séparateurs et des silencieux sont installés en tête de chaquepuits . Le rapport vapeur/eau chaude est de l'ordre de 1/4 . L'eau est réin¬jectée et la vapeur est envoyée depuis les divers puits par tubes calorifu¬ges vers la turbine . A l'entrée de la turbine, la pression de la vapeurest de 1,6 kg/cm2 et la température de 127°C, le débit de vapeur est de113 T/h. A la sortie de la turbine, la vapeur est condensée et refroidieà 41°C dans un condenseur refroidi par l'intermédiaire d'une toiup derefroidissement à air . (température de circulation de l'eau : 26° C)

La turbine est classique comme dans une centrale thermique conventionelle (fig. 27 ) .Sa puissance est de 11 MW, vitesse de 3.500 t/min.

Après turbinage, l'eau condensée n'est pas recyclée. Elle estrenvoyée dans le sol par un réservoir drainé. Le générateur (15.000 KVA)est de marque Toshiba.

La centrale a coûté 3.520.000 $ . Sa construction a commencéen septembre 1956, la turbine était installée en mars 1967 et la centraleentrait en connection avec le réseau en Août 1957. Elle produit 78.840 10kw/h et occupe une surface totale de 4.820 m2 (plus de 3.800 m2 pour les puits)(fig. 28 )

Prgblèniies_d^exg]_gitatign

L'eau géothermale est fortement chargée en silice, et des incrus¬tations se développent qui rendent nécessaire des opérations de maintenancetous les deux ans.

Au cours de l'une des dernières opérations de maintenance, soitaprès dix ans de production environ , les puits 7 et 8 ont baissé, de sorteque la production est maintenant stoppée sur ces puits. Il semble quece problème soit une conséquence immédiate des arrêts de production inter¬venants au cours de ces opérations par suite d'un équipement mal adpaté.Deux forages ont été refait depuis sans succès . Un autre forage doit êtrefait en octobre 1978, à quelques mètres du puits n°7.

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Silencer.\

Separator

—A

i - ̂ ATransmission T

• /

Inj«tion Well

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•

Turbine Generator

Cooling Towerv

Transformer

Condenser

!! \ -

Pump

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Hot Wate r Pump

Fig;__2J_A : Schéma technique de l'installation du champ d'Otake

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í¿CtíQ ̂ ¡Q

'1* .Cl.

Schéma énergétique de la station géothermale d'Otake

1) silencieux, 2) Séparateur, 3) Récepteur, 4) Turbine,5) Générateur, 6) Tour de refroidissement, 7) Condensateur8) Pompe â vide, 9) Condensateur, 10 et 11) Refroidisseurs12) Puits d'injection.

- 73 -

i.

Fig;-2_R : La centrale Géothermique d'OTAKE

- 74

La Centrale à fluide binaire d'Otake

Un prototype de centrale à fluide binaire volatif (Isobutane)d'une puissance de 100 KW a été construit par la Société Mitsubishien 1977-1978, dans le cadre du "Sunshine Project" du M.I.T.I.

Le coût de cette centrale expérimentale a été pris en chargeà 100 % par le M.I.T.I.

Cette centrale utilise deux sources chaudes :

- l'une de la vapeur à 127°C , 2 kg/cm2, 5 T/h

- l'autre de l'eau chaude â 95°C , 50 T/h

Ces fluides sont envoyés dans un échangeur connecté en réseaubinaire à isobutane. L' isobutane est vaporisé à la sortie de 1' échangeurturbiné et, en circuit fermé, renvoyé à 1' échangeur après liquéfactiondans une tour de refroidissement à air. La centrale a fonctionnéquelques jours en avril 1978, et la puissance de 850 KW a été atteintele 27 avril 78. Son fonctionnement a alors été arrêté.

Il semble que cette centrale prototype pose encore quelquesproblèmes :

- problèmes techniques de refroidissement de 1' isobutane

- problèmes d'emploi de 1' isobutane, gaz toxique et inflammable.

Remargues_çgnçlusiyes_ggur_Otake

Le champ géothermique d'Otake est l'un des premiers à avoir étédéveloppé au Japon. Des forages de faibles diamètres, superficiels, ontété effectués au droit de manifestations fumeroliennes liées à des fracturesà la suite d'études géologiques et géophysiques légères.

Les indices de surface, observables au voisinage, indiquentd'importants effets de "self sealing" (dépôts de silice) . La rapiditéavec laquelle les dépôts de silice se développent dans les forages et lesinstallations rendent nécessaire le renouvellement périodique des forages .

La connaissance de ce champ reste dont très superficielle, et lesdéveloppements prévus ne visent qu'à compenser les pertes de productionliées au colmatage des puits, en visant les mêmes objectifs sans améliorationtechnologique (reforage dans les mêmes diamètres à proximité des puits colmatés)ni progrès dans la connaissance fondamentale du champ.

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La Centrale à fluide binaire d'Otake

Un prototype de centrale à fluide binaire volatif (Isobutane)d'une puissance de 100 KW a été construit par la Société Mitsubishien 1977-1978, dans le cadre du "Sunshine Project" du M.I.T.I.

Le coût de cette centrale expérimentale a été pris en chargeà 100 % par le M.I.T.I.

Cette centrale utilise deux sources chaudes :

- l'une de la vapeur à 127°C , 2 kg/cm2, 5 T/h

- l'autre de l'eau chaude â 95°C , 50 T/h

Ces fluides sont envoyés dans un échangeur connecté en réseaubinaire à isobutane. L' isobutane est vaporisé à la sortie de 1' échangeurturbiné et, en circuit fermé, renvoyé à 1' échangeur après liquéfactiondans une tour de refroidissement à air. La centrale a fonctionnéquelques jours en avril 1978, et la puissance de 850 KW a été atteintele 27 avril 78. Son fonctionnement a alors été arrêté.

Il semble que cette centrale prototype pose encore quelquesproblèmes :

- problèmes techniques de refroidissement de 1' isobutane

- problèmes d'emploi de 1' isobutane, gaz toxique et inflammable.

Remargues_çgnçlusiyes_ggur_Otake

Le champ géothermique d'Otake est l'un des premiers à avoir étédéveloppé au Japon. Des forages de faibles diamètres, superficiels, ontété effectués au droit de manifestations fumeroliennes liées à des fracturesà la suite d'études géologiques et géophysiques légères.

Les indices de surface, observables au voisinage, indiquentd'importants effets de "self sealing" (dépôts de silice) . La rapiditéavec laquelle les dépôts de silice se développent dans les forages et lesinstallations rendent nécessaire le renouvellement périodique des forages .

La connaissance de ce champ reste dont très superficielle, et lesdéveloppements prévus ne visent qu'à compenser les pertes de productionliées au colmatage des puits, en visant les mêmes objectifs sans améliorationtechnologique (reforage dans les mêmes diamètres à proximité des puits colmatés)ni progrès dans la connaissance fondamentale du champ.

- 75

HATCHOBARU

La centrale d'Hatchobaru , dont la production électrique acommencé en 1977 n'est pas terminée à l'heure actuelle et les foragescontinuent. Lorsqu'elle sera terminée, ce sera la plus grosse centralegéothermique du Japon (50 MW) , avec Takinoue.

Située à proximité de celle d' OTAKE, cette centrale géothermiquepeut être considérée comme appartenant au même système géologique , lesindices sont d'ailleurs pratiquement continus d'un site à l'autre. Comme

pour Otake, ce site a été prospecté , foré et la centrale a été construitepar Kiushu Electric Power Co.

Beaucoup plus moderne, cette centrale dispose comme Otake d'unservice d'acceuil efficace avec film (video cassette) ,dépliant,et hôtesse.

La campagne des forages de production a commencé à Hatchobaru eri1974 . Lorsqu'un nombre suffisant de forages ont été productifs, les travauxde préparation de l'aire de construction de la centrale ont commencé(en 1975)La zone productrice des fluides géothermiques se situe ici à une profondeursupérieure (de 1200 à 1500 m).

Byii§_^§_Br2^y9îl2G (fîg- 29 )

Dix puits de production ont été forés, quatre sont productifs(N° 4, 7, 9 et 10) . Ces puits sont tous équipés selon le même schéma :

casing 15 pouces cimenté sur 30 mètres, puis casing 12 pouces sur 500 m.puis tubing de production 7" 5/8 perforé dans le réservoir, sur plusieurscentaines de mètres de haut. Ces puits ont coûté de l'ordre de 400.000 $ US

par unité.

Les 4 puits produisent 220 tonnes de vapeur et 500 t d'eau par heure,Chaque puits produit le même fluide (même rapport vapeur/eau de l'ordre de1/3 , même salinité de l'eau de l'ordre de 1000 p. p. m) , mais le débit esttrès variable . Ainsi, le puits N°4 produit à lui seul 45 % de la totalitéde la production actuelle .

La station est située à une altitude de 1100 m et la vapeur estproduite à 164°C sous 7 bars.

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HATCHOBARU

La centrale d'Hatchobaru , dont la production électrique acommencé en 1977 n'est pas terminée à l'heure actuelle et les foragescontinuent. Lorsqu'elle sera terminée, ce sera la plus grosse centralegéothermique du Japon (50 MW) , avec Takinoue.

Située à proximité de celle d' OTAKE, cette centrale géothermiquepeut être considérée comme appartenant au même système géologique , lesindices sont d'ailleurs pratiquement continus d'un site à l'autre. Comme

pour Otake, ce site a été prospecté , foré et la centrale a été construitepar Kiushu Electric Power Co.

Beaucoup plus moderne, cette centrale dispose comme Otake d'unservice d'acceuil efficace avec film (video cassette) ,dépliant,et hôtesse.

La campagne des forages de production a commencé à Hatchobaru eri1974 . Lorsqu'un nombre suffisant de forages ont été productifs, les travauxde préparation de l'aire de construction de la centrale ont commencé(en 1975)La zone productrice des fluides géothermiques se situe ici à une profondeursupérieure (de 1200 à 1500 m).

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par unité.

Les 4 puits produisent 220 tonnes de vapeur et 500 t d'eau par heure,Chaque puits produit le même fluide (même rapport vapeur/eau de l'ordre de1/3 , même salinité de l'eau de l'ordre de 1000 p. p. m) , mais le débit esttrès variable . Ainsi, le puits N°4 produit à lui seul 45 % de la totalitéde la production actuelle .

La station est située à une altitude de 1100 m et la vapeur estproduite à 164°C sous 7 bars.

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\ VFig;_29_ : Plan de la station geothermale d'Hatchobaru - Localisation des puits de production et d'injection de la centrale

77

ǧ!r§ÇÎË!rl§Îl9y§§_ÎËÇ!3[!l9y§§_^§_lllD§îallatign

L'une des originalités d'Hatchobaru est d'avoir réussil'innovation technique qui consiste à éviter l'installation deséparateurs en tête de puits grâce à la mise au point d'un sys¬tème de transmission de fluide mixte eau-vapeur, par tubes calo-rigugés, vers la centrale où ont été installés deux séparateurscentraux.

Le schéma général de l'installation est donné en Fig. 30.L'adjonction d'un "flasher" après le séparateur permet d'accroîtrel'efficacité de la turbine de 20%. La turbine est de marque Mitsubishil'eau est condensée à 43° à la base de la turbine, puis refroidieà 26°C dans les tours de refroidissement.

La puissance actuelle est de 27 MW (4 puits productifs) . huitautres puits sont en cours de forage, dont quatre devraient produire lecomplément de vapeur nécessaire à la production de 50 MW, puissance dela centrale.

Remargues_çgnçlysiyes_ggur_Hatçhgbaru

Le champ d'Hatchobaru présente un certain nombre d'innovationssur le plan technique : séparateurs centralisés, récupération de vapeurbasse pression améliorant le rendement de la turbine. Par rapport àOtake, les puits sont plus profonds , et température et pression de vapeurssont meilleures. Il ne semble pas toutefois que d'importants progrès aientété réalisés par KEPC dans les méthodes de prospection ou de développementde champs entre ces deux expériences. Seul un levé électrique schlumbergera été effectué et quoique plus profond, les forages sont réalisés sur lemême principe qu'à Otake. Le même taux de succès s'observe dans les forages(5/12 initiallement réduit à 3/14 à Otake et 4/10 à Hatchobaru). Comme

à Otake, la production tend à baisser au cours du temps à cause des incrus¬tations de silice (baisse de 6 % par an).

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L'une des originalités d'Hatchobaru est d'avoir réussil'innovation technique qui consiste à éviter l'installation deséparateurs en tête de puits grâce à la mise au point d'un sys¬tème de transmission de fluide mixte eau-vapeur, par tubes calo-rigugés, vers la centrale où ont été installés deux séparateurscentraux.

Le schéma général de l'installation est donné en Fig. 30.L'adjonction d'un "flasher" après le séparateur permet d'accroîtrel'efficacité de la turbine de 20%. La turbine est de marque Mitsubishil'eau est condensée à 43° à la base de la turbine, puis refroidieà 26°C dans les tours de refroidissement.

La puissance actuelle est de 27 MW (4 puits productifs) . huitautres puits sont en cours de forage, dont quatre devraient produire lecomplément de vapeur nécessaire à la production de 50 MW, puissance dela centrale.

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Le champ d'Hatchobaru présente un certain nombre d'innovationssur le plan technique : séparateurs centralisés, récupération de vapeurbasse pression améliorant le rendement de la turbine. Par rapport àOtake, les puits sont plus profonds , et température et pression de vapeurssont meilleures. Il ne semble pas toutefois que d'importants progrès aientété réalisés par KEPC dans les méthodes de prospection ou de développementde champs entre ces deux expériences. Seul un levé électrique schlumbergera été effectué et quoique plus profond, les forages sont réalisés sur lemême principe qu'à Otake. Le même taux de succès s'observe dans les forages(5/12 initiallement réduit à 3/14 à Otake et 4/10 à Hatchobaru). Comme

à Otake, la production tend à baisser au cours du temps à cause des incrus¬tations de silice (baisse de 6 % par an).

- 77 bis -

Cooling Tower

SeparatorFlasher

Turbine Generator

Condenser

Hot Water Pump

Fig;_30 : Schema général simplifié de l'installation

Géothermique d'Hatchobaru

78

BEPPU

La ville de Beppu, située à l'extrémité orientale du graben Beppu-Kamamoto connait diverses applications de la géothermie basse énergie , dontla plupart sont des attractions touristiques : geyser de Tatsu Moki (140°C)lac de boue rouge de Tchinoike (74°C) , jets de vapeur et lacs bouillantsde Shiro et Umi Gigoku, etc..

En plus des émergences naturelles, un mélange eau-vapeur estproduit par des centaines de puits réalisés un peu partout dans la villeet ses pourtours à des profondeurs variables, de quelques dizaines à 350m.Les eaux et la vapeur sont utilisés pour des bains et quelques applicationsde chauffage d'immeubles ou de serres.

Les autorités préfectorales de la région de Beppu sont activesdans le domaine énergétique , et pourraient développer encore les appli¬cations géothermiques de basse et haute énergie . La préfecture possèdedéjà des centrales hydroélectriques et thermiques, et cherche à dévelop¬per une centrale géothermique. KEPC a le monopole de la distributionet de la vente de l'électricité , mais non de la production .

Les autorités préfectorales de Beppu se sont montrées intéresséespar notre expérience en basse énergie.

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BEPPU

La ville de Beppu, située à l'extrémité orientale du graben Beppu-Kamamoto connait diverses applications de la géothermie basse énergie , dontla plupart sont des attractions touristiques : geyser de Tatsu Moki (140°C)lac de boue rouge de Tchinoike (74°C) , jets de vapeur et lacs bouillantsde Shiro et Umi Gigoku, etc..

En plus des émergences naturelles, un mélange eau-vapeur estproduit par des centaines de puits réalisés un peu partout dans la villeet ses pourtours à des profondeurs variables, de quelques dizaines à 350m.Les eaux et la vapeur sont utilisés pour des bains et quelques applicationsde chauffage d'immeubles ou de serres.

Les autorités préfectorales de la région de Beppu sont activesdans le domaine énergétique , et pourraient développer encore les appli¬cations géothermiques de basse et haute énergie . La préfecture possèdedéjà des centrales hydroélectriques et thermiques, et cherche à dévelop¬per une centrale géothermique. KEPC a le monopole de la distributionet de la vente de l'électricité , mais non de la production .

Les autorités préfectorales de Beppu se sont montrées intéresséespar notre expérience en basse énergie.

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Fig. 31 : Carte géologique de site de Takinoue

- 79 -

V.2 - SITES GEOTKERMIOUES DE LA ZOI-IE D ' HATcBIANTAI

ONUMA, MATSUKAWA et TAKINOUE

Trois sites géothermiques sont situés dans Un périmètre de20 km à l'ouest du volcan Iwate (actif au XVIIIè siècle) : etMatsukawa développés par JMC et Onuma, développé par Mitsubishi.

V.2.1 - TAKPDUE : (Altitude 600 m)

Cette centrale entrait en fonctionnement lors de ma visite.D'une puissance de 50 MW, c'est actuellement la plus importante du Japon.La vapeur est produite par JMC et vendue à la société régionale d'électri¬cité qui a la charge de la production électrique et de la distribution(Tohoku Electric co).

Exploration

L'exploration, menée par JMC depuis 1959 a commencé par deslevés géologiques, géochimiques et géophysiques (sismique électrique).Elle a amené aux premiers forages en 1972.

Du point de vue tectonique, deux directions conjuguées s'observentdans cette région : une direction NNW parallèle aux alignements volcaniquesactuels, et, une direction EW de failles transverses. Les séries sédimentairessont plissées, avec structure synclinale vers le SE et antielinale vers leNE, f aillées (Fig. 31 ).

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V.2 - SITES GEOTKERMIOUES DE LA ZOI-IE D ' HATcBIANTAI

ONUMA, MATSUKAWA et TAKINOUE

Trois sites géothermiques sont situés dans Un périmètre de20 km à l'ouest du volcan Iwate (actif au XVIIIè siècle) : etMatsukawa développés par JMC et Onuma, développé par Mitsubishi.

V.2.1 - TAKPDUE : (Altitude 600 m)

Cette centrale entrait en fonctionnement lors de ma visite.D'une puissance de 50 MW, c'est actuellement la plus importante du Japon.La vapeur est produite par JMC et vendue à la société régionale d'électri¬cité qui a la charge de la production électrique et de la distribution(Tohoku Electric co).

Exploration

L'exploration, menée par JMC depuis 1959 a commencé par deslevés géologiques, géochimiques et géophysiques (sismique électrique).Elle a amené aux premiers forages en 1972.

Du point de vue tectonique, deux directions conjuguées s'observentdans cette région : une direction NNW parallèle aux alignements volcaniquesactuels, et, une direction EW de failles transverses. Les séries sédimentairessont plissées, avec structure synclinale vers le SE et antielinale vers leNE, f aillées (Fig. 31 ).

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_32 : Carte d'implantation des forages de reconnaissance

(201 â 207) et d'exploitation (plateforme ABCDE)

• du site de Takinoue

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Les indices de surface , qui sont nombreux (sources chaudes,fimierolles) sont liés à ces directions tectoniques, et en particulier auxfailles EW (Fig. 31 ). Une campagne gëochimique a permis de cartographierles variations de température dans le réservoir à partir de géothermomètres(Sio2, Na/k) d'une part et des éléments traceurs du réservoir géothermique(CH4/H2) d'autre part la teneur en silice croît du sud (500 ppm) au nord(750 ppm) du gisement, indiquant des températures de 235 à 258°C. La même

tendance est indiquée par le rapport Na/K, qui décroît vers le Nord, (de15 à 12) indiquant des températures de 200 à 225°C. La teneur en Fluoraugmente vers le Nord Est et le rapport CH4/H2 décroît dans la mêmedirection ; la même variation s'observe dans les analyses des fluides émispar les puits. Ainsi, l'étude géochimique a ici servi de guide important enprospection et a amené à orienter les programmes de forage vers la partienord du champ.

Les campagnes sismiques et électriques ont été menées en 1969-1970. Leslignes électriques étaient orientées parallèlement aux deux principalesdirections tectoniques. 5 lignes de 2 km, espacées de 500 m environ recoupent3 lignes de 3 km espacées de 1 km environ. Le levé sismique a été réaliséselon les mêmes lignes avec stations tous les 30 mètres. Les levés sontrepris maintenant vers le nord-est, où les résistivités plus basses indiquentdes températures plus élevées (confirmées par forages).

Sept forages d'exploration, en slim-hole ont été réalisés dans la période1970 - 1972 (profondeur 700 - 1000 m) (sites 201 - 207).

Puis les forages de production ont été implantés : forages déviés à partir de5 plates-formes situées à l'intérieur du périmètre défini lors des foragesd'exploration. Les sites d'exploration 202, 205, 207, qui présentaient debonnes température mais pas de production ont été évités (Fig .32 ). Il étaitprévu dans les plans initiaux d'utiliser aussi bien l'eau chaude (chauffage,agriculture) que la vapeur, mais la forte teneur en Arsenic rend la réinjectionobligatoire .

Ces forages ont été réalisés avec les programmes suivants :

0

30350750

30 m

350 m

750 m

- 1500 m

forage

25"17 V2"12 1/2"

, 8 V2"

tubage

2014 3/^

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81

Les indices de surface , qui sont nombreux (sources chaudes,fimierolles) sont liés à ces directions tectoniques, et en particulier auxfailles EW (Fig. 31 ). Une campagne gëochimique a permis de cartographierles variations de température dans le réservoir à partir de géothermomètres(Sio2, Na/k) d'une part et des éléments traceurs du réservoir géothermique(CH4/H2) d'autre part la teneur en silice croît du sud (500 ppm) au nord(750 ppm) du gisement, indiquant des températures de 235 à 258°C. La même

tendance est indiquée par le rapport Na/K, qui décroît vers le Nord, (de15 à 12) indiquant des températures de 200 à 225°C. La teneur en Fluoraugmente vers le Nord Est et le rapport CH4/H2 décroît dans la mêmedirection ; la même variation s'observe dans les analyses des fluides émispar les puits. Ainsi, l'étude géochimique a ici servi de guide important enprospection et a amené à orienter les programmes de forage vers la partienord du champ.

Les campagnes sismiques et électriques ont été menées en 1969-1970. Leslignes électriques étaient orientées parallèlement aux deux principalesdirections tectoniques. 5 lignes de 2 km, espacées de 500 m environ recoupent3 lignes de 3 km espacées de 1 km environ. Le levé sismique a été réaliséselon les mêmes lignes avec stations tous les 30 mètres. Les levés sontrepris maintenant vers le nord-est, où les résistivités plus basses indiquentdes températures plus élevées (confirmées par forages).

Sept forages d'exploration, en slim-hole ont été réalisés dans la période1970 - 1972 (profondeur 700 - 1000 m) (sites 201 - 207).

Puis les forages de production ont été implantés : forages déviés à partir de5 plates-formes situées à l'intérieur du périmètre défini lors des foragesd'exploration. Les sites d'exploration 202, 205, 207, qui présentaient debonnes température mais pas de production ont été évités (Fig .32 ). Il étaitprévu dans les plans initiaux d'utiliser aussi bien l'eau chaude (chauffage,agriculture) que la vapeur, mais la forte teneur en Arsenic rend la réinjectionobligatoire .

Ces forages ont été réalisés avec les programmes suivants :

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stationélectrique

centraleTurbine

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Fig. 34 : Schéma d'implantation de la centrale de Takinoue

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avec indication de leur déviation

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Puits de production

Puits d'injection

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85

La production varie de 20 à 125 t/h par puits.- Elle . est maximale à A2, C2 et C-.

C3 et bonne à B2 et B3. 12 puits productifs - sur 26 forés - et 9 sontutilisés actuellement. Ces puits inclinés sont les meilleurs, probablementparce qu'ils trouvent un nombre plus grand de fractures (subverticales).La production totale dépasse 3000 t/h de fluide (600 t/h de vapeur et 2500 t/hd'eau chaude). La composition chimique du fluide est identique dans lesdivers puits, mais la teneur en vapeur varie de V2 à ^/y, selon latempérature (Fig. 33 ).

Les mesures de température dans les puits (BHT) montrent que lesvariations de température ne sont pas corrélées avec la géologie mais avecdes systèmes de fractures.

Production électrique

En tête de puits, le mélange eau-vapeur est séparé , puis lavapeur est rassemblée dans un accumulateur, d'où elle est acheminée par tubeisolé vers le séparateur de la centrale puis envoyée dans la txirbine (Fig.;/ )<

La centrale produite 50 MW. Le condenseur est refroidi par l'eau de 3

réservoirs réalisés par barrage de 3 ruisseaux. La centrale dispose de 8

tours de refroidissement (Fig. 34 ).

La turbine est de type Toshiba 50 MW.

Le coût total de l'installation est de 19 milliards de Yen, soitl'équivalent de 380 Millions de F. Le prix du MW géothermique installé estdonc de 7,6 Millions de F., soit un prix compétitif avec le nucléaire.

Remarque

La Société JMC, avec ses 5 géologues, 6 géochimistes et 9

géophysiciens spécialisés en géothermie apparaît comme un intervenant toutà fait expérimenté en prospection géothermique haute énergie . Cette équipepossède toutefois quelques faiblesses :

- les géologues ne semblent pas trop spécialisés dans l'étudedes produits volcaniques, et de formation très "classique".

- l'équipe ne semble pas disposer de spécialistes sérieux desproblèmes d'ingénierie des réservoirs, quoique plusieurspersonnes se préoccupent de ces questions et se soient lancéesdans des opérations de traçages in situ et de simulation parordinateur. On est étonné du schéma d'emplacement des puitsavec des distances de quelques 100 mètres entre puits de pro¬duction et d'injection (Fig. 35 ).

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La production varie de 20 à 125 t/h par puits.- Elle . est maximale à A2, C2 et C-.

C3 et bonne à B2 et B3. 12 puits productifs - sur 26 forés - et 9 sontutilisés actuellement. Ces puits inclinés sont les meilleurs, probablementparce qu'ils trouvent un nombre plus grand de fractures (subverticales).La production totale dépasse 3000 t/h de fluide (600 t/h de vapeur et 2500 t/hd'eau chaude). La composition chimique du fluide est identique dans lesdivers puits, mais la teneur en vapeur varie de V2 à ^/y, selon latempérature (Fig. 33 ).

Les mesures de température dans les puits (BHT) montrent que lesvariations de température ne sont pas corrélées avec la géologie mais avecdes systèmes de fractures.

Production électrique

En tête de puits, le mélange eau-vapeur est séparé , puis lavapeur est rassemblée dans un accumulateur, d'où elle est acheminée par tubeisolé vers le séparateur de la centrale puis envoyée dans la txirbine (Fig.;/ )<

La centrale produite 50 MW. Le condenseur est refroidi par l'eau de 3

réservoirs réalisés par barrage de 3 ruisseaux. La centrale dispose de 8

tours de refroidissement (Fig. 34 ).

La turbine est de type Toshiba 50 MW.

Le coût total de l'installation est de 19 milliards de Yen, soitl'équivalent de 380 Millions de F. Le prix du MW géothermique installé estdonc de 7,6 Millions de F., soit un prix compétitif avec le nucléaire.

Remarque

La Société JMC, avec ses 5 géologues, 6 géochimistes et 9

géophysiciens spécialisés en géothermie apparaît comme un intervenant toutà fait expérimenté en prospection géothermique haute énergie . Cette équipepossède toutefois quelques faiblesses :

- les géologues ne semblent pas trop spécialisés dans l'étudedes produits volcaniques, et de formation très "classique".

- l'équipe ne semble pas disposer de spécialistes sérieux desproblèmes d'ingénierie des réservoirs, quoique plusieurspersonnes se préoccupent de ces questions et se soient lancéesdans des opérations de traçages in situ et de simulation parordinateur. On est étonné du schéma d'emplacement des puitsavec des distances de quelques 100 mètres entre puits de pro¬duction et d'injection (Fig. 35 ).

- 86

- le modèle de champ géothermique n'est pas encore clairementdégagé (Fig. 36 ), on s'accorde sur une zone de rechargeimportante au niveau sommets avoisinants (pluviosité de 2 mpar an ) , une source de chaleur sous le volcan Iwate , et unréservoir fracturé situé dans les sédiments miocènes détri¬tiques. Le budget hydrogéologique et thermique de cette régionest en cours d'étude et devrait permettre, avec les donnéesgéophysiques en cours de rassemblement, de préciser plusquantitativement le modèle du champ.

V.2. 2. - LA STATION GEOTHERMIQUE DE MATSUKAWA (Alt. 850 m)

Historique

La société JMC possède une usine de traitement du zinc dans larégion de Morioka. Le prix élevé de l'électricité l'a amenée à rechercherune production électrique autonome et JMC s'est lancé dans la prospectiondu site de Matsukawa dès 1952. La prospection a débuté en 1956 et la productiona commencé en 1956. Elle atteint aujourd'hui 22 MW, et ne dépasse pas cechiffre qui correspond aux besoins de l'usine JMC.

Géographie

Matsukawa est situé à une altitude de 850 m au pied du volcanIwate, à 7 km au nord de Takinoue. Le site est une vallée boisée, entre lesmassifs volcaniques d' Iwate et d' Hachimantai. La dimension du site estidentique, et les forages s'étendent sur une zone de 2 sur 3 km.

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- le modèle de champ géothermique n'est pas encore clairementdégagé (Fig. 36 ), on s'accorde sur une zone de rechargeimportante au niveau sommets avoisinants (pluviosité de 2 mpar an ) , une source de chaleur sous le volcan Iwate , et unréservoir fracturé situé dans les sédiments miocènes détri¬tiques. Le budget hydrogéologique et thermique de cette régionest en cours d'étude et devrait permettre, avec les donnéesgéophysiques en cours de rassemblement, de préciser plusquantitativement le modèle du champ.

V.2. 2. - LA STATION GEOTHERMIQUE DE MATSUKAWA (Alt. 850 m)

Historique

La société JMC possède une usine de traitement du zinc dans larégion de Morioka. Le prix élevé de l'électricité l'a amenée à rechercherune production électrique autonome et JMC s'est lancé dans la prospectiondu site de Matsukawa dès 1952. La prospection a débuté en 1956 et la productiona commencé en 1956. Elle atteint aujourd'hui 22 MW, et ne dépasse pas cechiffre qui correspond aux besoins de l'usine JMC.

Géographie

Matsukawa est situé à une altitude de 850 m au pied du volcanIwate, à 7 km au nord de Takinoue. Le site est une vallée boisée, entre lesmassifs volcaniques d' Iwate et d' Hachimantai. La dimension du site estidentique, et les forages s'étendent sur une zone de 2 sur 3 km.

anomalie négative de gravité

anomalie positive

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Fig.: 36 _ Coups schénriotique de la structure profondedes champs géothermiques japonais.

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Fig.: 36 _ Coups schénriotique de la structure profondedes champs géothermiques japonais.

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Fig. 37 : Coupe géologique et schéma de forage des puitsgéothermiques de Matsukawa

- 88 -

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Fig. 38 : Schéma d'implantation des forages et de lacentrale de Matsukawa

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Fig. 39 : Carte gravimëtrique des sites géothermiques

de la région d'Hatchimantai Scale : : 200.0005.0 mSol

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- 90

Prospection

La prospection géologique donne des résultats identiques à cellede Takinone, avec un réservoir situé dans la "Yamatsuda formation", tufs etshales miocène recouverts de coulées et de pyroclastites dacitiques (Fig. 37 ).Les failles sont également de deux directions (approx. NS et EW) et contrôlentla répartition des indices de surface . Des études mlnéralogiques détailléesont permis de repérer plusieurs zones -d'altération.

1. zone de faible alternation = saponite, leucoxène, pyrite, calcite

2. zone à Montmoillonite = Montmorillonite , chlorite, cristoballite,leucoxène

3. zone à Roolinite = krolinite, cristobaltite,

4. zone à pyrophillite = montmorillonite, krolinite, pyrophillite ,andalousite, diaspore, Zunyite.

Les mêmes méthodes géochimiques qu'à Takinoue ont été employées ici.La teneur en SÍO2, le rapport Na/K et le rapport NH4/H2 indiquent des températuresplus élevées vers le Sud Ouest (Fig. 39 ). Les observations sur ces deuxchamps sont donc tout à fait symétriques et laissent penser qu'un réservoird'excellente qualité existe entre Matsukawa et Takinone, dont ces deux champsne seraient que de petits indices de surface dus à des zones fracturées.

Des levés électriques et sismiques ont également été réaliséspar JMC à Matsukawa avant l'implantation des forages. Parallèlement le GSJréalisait un levé gravimétrique de la région. Les sites géothermiques sontsitués dans des zones d'anomalies négatives de gravité (Fig. 39 ).

Production de vapeur

Huit puits ont été forés en 1955 - 1965. Tous sont productifsde vapeur sèche, seul le puits n° 4, qui avait une production insuffisante(6 t/h) n'a pas été maintenu en production. Le taux de succès est doncexcellent dans ce champ.

Les puits ont été démarrés, après forage, par extraction de lacolonne d'eau, et ont mis 12 heures à atteindre la courbe d' ebullition etles températures actuelles.

- 90

Prospection

La prospection géologique donne des résultats identiques à cellede Takinone, avec un réservoir situé dans la "Yamatsuda formation", tufs etshales miocène recouverts de coulées et de pyroclastites dacitiques (Fig. 37 ).Les failles sont également de deux directions (approx. NS et EW) et contrôlentla répartition des indices de surface . Des études mlnéralogiques détailléesont permis de repérer plusieurs zones -d'altération.

1. zone de faible alternation = saponite, leucoxène, pyrite, calcite

2. zone à Montmoillonite = Montmorillonite , chlorite, cristoballite,leucoxène

3. zone à Roolinite = krolinite, cristobaltite,

4. zone à pyrophillite = montmorillonite, krolinite, pyrophillite ,andalousite, diaspore, Zunyite.

Les mêmes méthodes géochimiques qu'à Takinoue ont été employées ici.La teneur en SÍO2, le rapport Na/K et le rapport NH4/H2 indiquent des températuresplus élevées vers le Sud Ouest (Fig. 39 ). Les observations sur ces deuxchamps sont donc tout à fait symétriques et laissent penser qu'un réservoird'excellente qualité existe entre Matsukawa et Takinone, dont ces deux champsne seraient que de petits indices de surface dus à des zones fracturées.

Des levés électriques et sismiques ont également été réaliséspar JMC à Matsukawa avant l'implantation des forages. Parallèlement le GSJréalisait un levé gravimétrique de la région. Les sites géothermiques sontsitués dans des zones d'anomalies négatives de gravité (Fig. 39 ).

Production de vapeur

Huit puits ont été forés en 1955 - 1965. Tous sont productifsde vapeur sèche, seul le puits n° 4, qui avait une production insuffisante(6 t/h) n'a pas été maintenu en production. Le taux de succès est doncexcellent dans ce champ.

Les puits ont été démarrés, après forage, par extraction de lacolonne d'eau, et ont mis 12 heures à atteindre la courbe d' ebullition etles températures actuelles.

91

Les programmes de forage suivant ont été utilisés

v.^j^^'netres

profondeuî*"^^,,^

0 - 30 m

30 - 250 m

250 - 500 m

500 - 1200 m

casing

19"

17"

105/g"

8V2"

pipe

15"

mVit"95/3"

7^8"

Ces puits produisent de la vapeur sèche, à une pression de4,5 à 5 kg/cm^ et une température de 150 à 210°C. La production moyennepar puits est de 25 à 70 t/h (3 5 m moyenne). Ainsi avec 7 puits, Matsiikawaproduit 245 t/h de vapeur.

Problèmes de production

L'ancienneté du site (12 ans) permet de préciser les problèmesd ' exploitation .

On note à Matsukawa une décroissance de la production, faiblemais régulière, sur chaque puits, liée à des dépôts (silice principalement).La durée de vie des puits est estimée à 8 à 14 ans, et la plupart des puitsont déjà été reforés. Une coupe géologique détaillée montre que ladistance entre puits au réservoir n'excède pas quelques cent mètres (profondeurde 965 à 1501 m).

Production électrique

La nature du fluide (vapeur sèche) ne rend pas les séparateursnécessaires. Toutefois des dépoussiéreurs ont été mis en place en tête depuits.

La tenue en gaz non condensable de la vapeur est de 0,5 à 0,6 %,

essentiellement du CO2 (82 à 89 %) et du H2S (6,5 à 15,3 %). La vapeurcontient du mettane et de l'amoniac, mais pas de bore. Le pH est acide etvarie de 4, 5 à 5,5.

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Les programmes de forage suivant ont été utilisés

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Ces puits produisent de la vapeur sèche, à une pression de4,5 à 5 kg/cm^ et une température de 150 à 210°C. La production moyennepar puits est de 25 à 70 t/h (3 5 m moyenne). Ainsi avec 7 puits, Matsiikawaproduit 245 t/h de vapeur.

Problèmes de production

L'ancienneté du site (12 ans) permet de préciser les problèmesd ' exploitation .

On note à Matsukawa une décroissance de la production, faiblemais régulière, sur chaque puits, liée à des dépôts (silice principalement).La durée de vie des puits est estimée à 8 à 14 ans, et la plupart des puitsont déjà été reforés. Une coupe géologique détaillée montre que ladistance entre puits au réservoir n'excède pas quelques cent mètres (profondeurde 965 à 1501 m).

Production électrique

La nature du fluide (vapeur sèche) ne rend pas les séparateursnécessaires. Toutefois des dépoussiéreurs ont été mis en place en tête depuits.

La tenue en gaz non condensable de la vapeur est de 0,5 à 0,6 %,

essentiellement du CO2 (82 à 89 %) et du H2S (6,5 à 15,3 %). La vapeurcontient du mettane et de l'amoniac, mais pas de bore. Le pH est acide etvarie de 4, 5 à 5,5.

- 92

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Fig. 40 : Schéma de l'installation géothermique du

site de Matsukawa.

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site de Matsukawa.

- 93 -

Fig. 41 : La tour de condensation de la centralede Matsukawa.

- 94 -

La vapeur est acheminée vers la centrale, (207 t/h, 4,5 atm,147, 2°C, 650 kcal/kg), qui dispose d'une turbine Toshiba de 20 MW, etd'une grande tour de condensation unique (Fig. 40 et 41 ),

La production atteint 22 MW, soit un peu plus que la puissancenominale. Elle est très régulière, et la centrale n'est arrêtée quequelques jours par an.

Remarques

Ce site, comme celui de Otake, est l'un des plus anciens duJapon. Il est de puissance identique et connait également des problèmesd'entartrage par suite de dépôts de silice. Les problèmes sont moins gravesà Matsukawa, où les pourcentages de succès dans les forages sont bienmeilleurs, probablement parce qu'un aquifère véritable a été atteint ici,et non des systèmes de fracture comme dans les autres sites japonais.

Le développement de ce site est actuellement handicapé par desdifficultés entre JMC et la société chargée de la distribution de l'élec¬tricité (monopole privé).

- 94 -

La vapeur est acheminée vers la centrale, (207 t/h, 4,5 atm,147, 2°C, 650 kcal/kg), qui dispose d'une turbine Toshiba de 20 MW, etd'une grande tour de condensation unique (Fig. 40 et 41 ),

La production atteint 22 MW, soit un peu plus que la puissancenominale. Elle est très régulière, et la centrale n'est arrêtée quequelques jours par an.

Remarques

Ce site, comme celui de Otake, est l'un des plus anciens duJapon. Il est de puissance identique et connait également des problèmesd'entartrage par suite de dépôts de silice. Les problèmes sont moins gravesà Matsukawa, où les pourcentages de succès dans les forages sont bienmeilleurs, probablement parce qu'un aquifère véritable a été atteint ici,et non des systèmes de fracture comme dans les autres sites japonais.

Le développement de ce site est actuellement handicapé par desdifficultés entre JMC et la société chargée de la distribution de l'élec¬tricité (monopole privé).

95 -

Le Site Géothermique d' ONIM

Introduction

La société Mitsubishi s'intéresse à la géothermie pour 2 raisons :

- production de métaux, elle a besoin d'électricité pour sesusines (ici, industrie du zinc, à Akita)

- production de turbines, elle est intéressée par le marchédans ce domaine, Onuma est situé dans la région d'Hatchimantai,(ait. 950 m) en bordure du parc national. La prospection acommencé en 1955 et la production électrique en 1970. Le dernierpuits date de 1977 (Fig. 42 )

Prospection

La géologie du site est caractérisée par des formations andésitiquesquaternaires (formation d'Hachimatai, épaisse de (70 à 150 m) recouverte endiscordance des formations andésitiques et dacitiques miocènes (coulées etpyroclastites) f aillées et plissées en direction N-S. La tectonique actuelleest caractérisée par deux directions N-S et E-N le long desquelles serépartissent des indices hydrothermaux (Fig. 43).

Des levés gravlmétriques, magnétiques et électriques ont étéeffectués sur une surface de 72 km^. Ils ont permis de localiser 9 puits dont5 ont montré une production suffisante po\ar être exploités, les 4 autresétant utilisés en réinjection.

95 -

Le Site Géothermique d' ONIM

Introduction

La société Mitsubishi s'intéresse à la géothermie pour 2 raisons :

- production de métaux, elle a besoin d'électricité pour sesusines (ici, industrie du zinc, à Akita)

- production de turbines, elle est intéressée par le marchédans ce domaine, Onuma est situé dans la région d'Hatchimantai,(ait. 950 m) en bordure du parc national. La prospection acommencé en 1955 et la production électrique en 1970. Le dernierpuits date de 1977 (Fig. 42 )

Prospection

La géologie du site est caractérisée par des formations andésitiquesquaternaires (formation d'Hachimatai, épaisse de (70 à 150 m) recouverte endiscordance des formations andésitiques et dacitiques miocènes (coulées etpyroclastites) f aillées et plissées en direction N-S. La tectonique actuelleest caractérisée par deux directions N-S et E-N le long desquelles serépartissent des indices hydrothermaux (Fig. 43).

Des levés gravlmétriques, magnétiques et électriques ont étéeffectués sur une surface de 72 km^. Ils ont permis de localiser 9 puits dont5 ont montré une production suffisante po\ar être exploités, les 4 autresétant utilisés en réinjection.

( 50'6(1ipR))ÍÍP*'f u V-»-- ffia 107.300Kí/H 2.50 ata 127X; 645.7iy/Ky

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o 0 - 0 RTotal 125,000Kf/HS team 25,000 "Water 100,000 "

o 0 -3 RbTotal 03,OQOK»/HSteam 17.000 "Water 66,000 "

total 416,0OOK,/HSteam 84,000 "Water 332,000 "

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Fig. 42 : Schéma de la station géothermique d'Onuma ((Mitsubishi

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Fig. 42 : Schéma de la station géothermique d'Onuma ((Mitsubishi

- 97 -

OUTLINE OF PC:-¿I- VTIOX (Refer to Fig. 4 )

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Output

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Turbine

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Steam Condition (at Turbine Throttle )

Pressure

Temperature

Exhaust Pressure

Exhaust Casing

Condenser

Frequency _

No. of Stage

Steam Consumption

2.5 ata.

127 °C (Saturated)

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Fig. 43 : Coupe géologique et forages de la region d'Onuma

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Fig. 43 : Carte structurale schématique de la région •

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Fig. 44 : Variation de la composition des fluides émis ä Onuma dans la période 1970-1976

100 -

Fig. 45 : La centrale géothermique d'Onuma

101

Production de vapeur

Les puits produisent un mélange eau-vapeur (au total 90 t/hde vapeur, 380 t/h d'eau). Ils ont été forés à une profondeur de 700 à1700 m et atteignent une formation de tufs dacitiques constituant le réservoir(Fig. 43 ). Ils sont équipés de liners 7". Les programmes de forage sont lessuivants :

- forage 20", casing 18" jusqu'à 17 m

- forage 17", casing IS^/g" jusqu'à 243 m

- forage I2V1+", casing 9^/8" jusqu'à 553 m

puis forage en 8^/3" et tubage ou liner en 7"

La production moyenne par puits est de 20 T de vapeur. Les puitssont groupés par deux par plateforme, l'un vertical, l'autre dévié (versle Sud).

En 1977, un nouveau puits a été foré à 1800 m de profondeur. Ilproduit de la vapeur sous 4,5 bars.

Au cours de ces dernières années, la production a baissé de 2,5 %

par an à cause des dépôts de silice et d'alumine (400 ppm de silice dansl'eau). Parallèlement, la composition des fluides varie.- Le pH, basique(8 en 1970) tend à diminuer, tandis que la teneur en Cl, SOi^ et Na tend àaugmenter (Fig. 44 ) , et atteint 3000 ppm.

Production d'électricité

Après séparation à proximité de la tête de puits, la vapeur estenvoyée vers la centrale par tube calorifuge de 550 mm tandis que l'eauchaude est réinjectée (Fig. 45 ) , La vapeur provenant des divers puits està nouveau séparée avant d'entrer en turbine. Le générateur est de marqueMitsubishi, avec armature stationnaire et rotor cylindrique couplé à laturbine à vapeur. Il tourne à 3000 tours /minute et sa capacité est de 12,5 KVAsous 5,500 V. La production a commencé en juillet 1974. Elle est assuréepar 3 équipes de 2 hommes chaque jour .

La production a atteint 10 MW mais elle est actuellement limitéeà 8,6 MW par défaut de vapeur (baisse progressive de production).

101

Production de vapeur

Les puits produisent un mélange eau-vapeur (au total 90 t/hde vapeur, 380 t/h d'eau). Ils ont été forés à une profondeur de 700 à1700 m et atteignent une formation de tufs dacitiques constituant le réservoir(Fig. 43 ). Ils sont équipés de liners 7". Les programmes de forage sont lessuivants :

- forage 20", casing 18" jusqu'à 17 m

- forage 17", casing IS^/g" jusqu'à 243 m

- forage I2V1+", casing 9^/8" jusqu'à 553 m

puis forage en 8^/3" et tubage ou liner en 7"

La production moyenne par puits est de 20 T de vapeur. Les puitssont groupés par deux par plateforme, l'un vertical, l'autre dévié (versle Sud).

En 1977, un nouveau puits a été foré à 1800 m de profondeur. Ilproduit de la vapeur sous 4,5 bars.

Au cours de ces dernières années, la production a baissé de 2,5 %

par an à cause des dépôts de silice et d'alumine (400 ppm de silice dansl'eau). Parallèlement, la composition des fluides varie.- Le pH, basique(8 en 1970) tend à diminuer, tandis que la teneur en Cl, SOi^ et Na tend àaugmenter (Fig. 44 ) , et atteint 3000 ppm.

Production d'électricité

Après séparation à proximité de la tête de puits, la vapeur estenvoyée vers la centrale par tube calorifuge de 550 mm tandis que l'eauchaude est réinjectée (Fig. 45 ) , La vapeur provenant des divers puits està nouveau séparée avant d'entrer en turbine. Le générateur est de marqueMitsubishi, avec armature stationnaire et rotor cylindrique couplé à laturbine à vapeur. Il tourne à 3000 tours /minute et sa capacité est de 12,5 KVAsous 5,500 V. La production a commencé en juillet 1974. Elle est assuréepar 3 équipes de 2 hommes chaque jour .

La production a atteint 10 MW mais elle est actuellement limitéeà 8,6 MW par défaut de vapeur (baisse progressive de production).

102

Remarques

Le site d'Onuma est l'un des plus petits visités, c'estégalement l'un des plus isolés, en altitude. Le site ne semble pas implantédans la meilleure partie du champ d'Hatchimantai, beaucoup plus favorableà priori vers le Sud et le Sud-Est. La société Mitsubishi a semble-t-ilcherché à se trouver un site de référence, mais ne semble pas disposer deséquipes de géologues, géochimistes et géophysiciens spécialisés que nécessiteune prospection géothermique. Elle a simplement reconverti dans ce domaine desgéologues miniers.

Actuellement, ce site connait des problèmes de production, et denouveaux puits doivent être faits. Celui réalisé en 1977 montre que laproduction s'améliore vers le Sud et en approfondissant, Mitsubishi sembles ' orienter vers la région de Samikawa où elle compte installer une unité de50 MW. Cette compagnie se heurte à l'opposition du ministre de l'environnement(bordure du parc national) et de difficulté avec la société de distributionde l'électricité.

102

Remarques

Le site d'Onuma est l'un des plus petits visités, c'estégalement l'un des plus isolés, en altitude. Le site ne semble pas implantédans la meilleure partie du champ d'Hatchimantai, beaucoup plus favorableà priori vers le Sud et le Sud-Est. La société Mitsubishi a semble-t-ilcherché à se trouver un site de référence, mais ne semble pas disposer deséquipes de géologues, géochimistes et géophysiciens spécialisés que nécessiteune prospection géothermique. Elle a simplement reconverti dans ce domaine desgéologues miniers.

Actuellement, ce site connait des problèmes de production, et denouveaux puits doivent être faits. Celui réalisé en 1977 montre que laproduction s'améliore vers le Sud et en approfondissant, Mitsubishi sembles ' orienter vers la région de Samikawa où elle compte installer une unité de50 MW. Cette compagnie se heurte à l'opposition du ministre de l'environnement(bordure du parc national) et de difficulté avec la société de distributionde l'électricité.

103

CONCLUSIONS

1 - DONNEES COMPARATIVES SUR LES SITES GEOTHERMIQUES JAPONAIS

Nous avons rassemblé, au tableau , les données physiquesprincipales des différents sites géothermiques japonais. Ce tableau permetd'estimer le taux d'échec lors des forages, les caractéristiques des fluidesgéothermiques et les possibilités de production électrique. Lorsqu'ellesm'ont été communiquées, ce tableau contient également quelques donnéeséconomiques.

2 - COOPERATION FRANCO-JAPONAISE EN GEOTHERMIE

Les approches françaises et japonaises de la géothermie sont biendifférentes et sans doute complémentaires : rationnelle avec accent sur lesétudes et recherches d'un côté, et axée sur la basse énergie ; pragmatique,essentiellement technologique de l'autre et basée sur la haute énergie. Ellessont restées réciproquement méconnues pendant longtemps , le grand voisinaméricain constituant un pole d'attraction trop puissant pour les uns et lesautres pour que se développent des contacts directs.

La mise en place d'une structure d'échange d'information, poséesur le papier par MM. Pheline et Yoshida doit entrer dans la réalité, et desresponsables techniques doivent être nommés de part et d'autre. Côté français,nous pouvons apprendre dans le domaine des méthodes de prospection par lessuccès et les échecs japonais. Cette expérience nous sera utile aux Antilleset à l'exportation vers les Phillippines ou l'Indonésie. Nous pouvons égalementapprendre dans le domaine des centrales à fluide binaire et des centrales élec¬triques sur source géothermique dans la gamme 10 - 50 MW. Mais c'est sans doutesurtout dans le domaine de l'organisation de la recherche et du développementdans l'étude relationnelle ministère de l'industrie -instituts de recherched'état- industrie privée au Japon que nous avons le plus à apprendre. Côtéjaponais, notre expérience dans le domaine de l'inventaire des ressources desbassins et la technologie du chauffage urbain par doublet intéresse sans aucundoute nos interlocuteurs .

103

CONCLUSIONS

1 - DONNEES COMPARATIVES SUR LES SITES GEOTHERMIQUES JAPONAIS

Nous avons rassemblé, au tableau , les données physiquesprincipales des différents sites géothermiques japonais. Ce tableau permetd'estimer le taux d'échec lors des forages, les caractéristiques des fluidesgéothermiques et les possibilités de production électrique. Lorsqu'ellesm'ont été communiquées, ce tableau contient également quelques donnéeséconomiques.

2 - COOPERATION FRANCO-JAPONAISE EN GEOTHERMIE

Les approches françaises et japonaises de la géothermie sont biendifférentes et sans doute complémentaires : rationnelle avec accent sur lesétudes et recherches d'un côté, et axée sur la basse énergie ; pragmatique,essentiellement technologique de l'autre et basée sur la haute énergie. Ellessont restées réciproquement méconnues pendant longtemps , le grand voisinaméricain constituant un pole d'attraction trop puissant pour les uns et lesautres pour que se développent des contacts directs.

La mise en place d'une structure d'échange d'information, poséesur le papier par MM. Pheline et Yoshida doit entrer dans la réalité, et desresponsables techniques doivent être nommés de part et d'autre. Côté français,nous pouvons apprendre dans le domaine des méthodes de prospection par lessuccès et les échecs japonais. Cette expérience nous sera utile aux Antilleset à l'exportation vers les Phillippines ou l'Indonésie. Nous pouvons égalementapprendre dans le domaine des centrales à fluide binaire et des centrales élec¬triques sur source géothermique dans la gamme 10 - 50 MW. Mais c'est sans doutesurtout dans le domaine de l'organisation de la recherche et du développementdans l'étude relationnelle ministère de l'industrie -instituts de recherched'état- industrie privée au Japon que nous avons le plus à apprendre. Côtéjaponais, notre expérience dans le domaine de l'inventaire des ressources desbassins et la technologie du chauffage urbain par doublet intéresse sans aucundoute nos interlocuteurs .

104 -

Il n'est pas impossible que nous puissions envisager de "vendre"au Japon nos connaissances dans le domaine de l'ingénierie des réservoirset de la réinjection. La douce anarchie qui règne dans ce domaine sur leschamps japonais indique en effet que sans action vigoureuse de planification,plusieurs puits -voire champs- risquent de se condamner à terme.

Il est souhaitable que des installations comme celle de Bouillante-et celles qui devront lui suivre aux Antilles et à la Réunion- soientéquipées de matériel français, et que nous rassemblions les industrielsintéressés dans ce domaine. Sans cela, les industriels japonais -Mitsiibishi,Toshiba- envahiront naturellement le marché comme au Mexique , aux USA et auxPhilippines. Plus généralement, nous devrions suivre l'exemple japonais etles efforts faits tant pour les domaines des forages , de la corrosion etdes centrales à fluide binaire de grandes dimensions.

La géothermie occupe certes une place de choix au Japon, mais auJapon comme en France , cette source énergétique est susceptible de procurerdes applications économiques immédiates, et le développement des recherches estnécessaire pour préparer les exploitations futures qui s'adressent à des champsplus profonds non reconnus par forages pétroliers ou indices de surface.Actuellement, un déséquilibre trop grand existe entre les deux pays dans le domainede la -Recherche et du développement . Nous n'avons pas actuellement les moyensde financer, en France, des recherches de développement, type forages derecherche ou programmes géophysiques amples, ou étude approfondie des phénomènesde corrosion etc. Sans atteindre les sommes dépensées au Japon, un budget de5 à 10 Millions de F. doit être dégagé dans ce domaine pour que nous puissionscoopérer de manière réelle avec le Japon.

104 -

Il n'est pas impossible que nous puissions envisager de "vendre"au Japon nos connaissances dans le domaine de l'ingénierie des réservoirset de la réinjection. La douce anarchie qui règne dans ce domaine sur leschamps japonais indique en effet que sans action vigoureuse de planification,plusieurs puits -voire champs- risquent de se condamner à terme.

Il est souhaitable que des installations comme celle de Bouillante-et celles qui devront lui suivre aux Antilles et à la Réunion- soientéquipées de matériel français, et que nous rassemblions les industrielsintéressés dans ce domaine. Sans cela, les industriels japonais -Mitsiibishi,Toshiba- envahiront naturellement le marché comme au Mexique , aux USA et auxPhilippines. Plus généralement, nous devrions suivre l'exemple japonais etles efforts faits tant pour les domaines des forages , de la corrosion etdes centrales à fluide binaire de grandes dimensions.

La géothermie occupe certes une place de choix au Japon, mais auJapon comme en France , cette source énergétique est susceptible de procurerdes applications économiques immédiates, et le développement des recherches estnécessaire pour préparer les exploitations futures qui s'adressent à des champsplus profonds non reconnus par forages pétroliers ou indices de surface.Actuellement, un déséquilibre trop grand existe entre les deux pays dans le domainede la -Recherche et du développement . Nous n'avons pas actuellement les moyensde financer, en France, des recherches de développement, type forages derecherche ou programmes géophysiques amples, ou étude approfondie des phénomènesde corrosion etc. Sans atteindre les sommes dépensées au Japon, un budget de5 à 10 Millions de F. doit être dégagé dans ce domaine pour que nous puissionscoopérer de manière réelle avec le Japon.

105 -

3 - CONCLUSION

Grâce à sa position géodynamique à la frontière des plaquesEurasienne et Pacifique , avec sa centaine de volcans et ses milliers desources thermales, le Japon occupe une place de choix dans le domaine dela géothermie. Utilisée depuis des siècles pour les baies, l'exploitationénergétique des sources géothermales n'a commencé que tardivement au Japon,c'est après les succès Américain et Néo-Zélandais que le Japon s'est lancédans la production électrique avec les champs de Otake (1967) et Matsukawa(1956). Depuis cette époque, 4 nouveaux champs ont été mis en production et4 autres ont été prospectés et forés, ils entreront en production dans desprochaines années. Une dizaine d'autres sont en -cours d'étude. Plusieurssociétés privées : sociétés minières, sociétés d'industries lourdes, compagniesd'électricité se sont lancées activement dans le marché de la géothermie.Les plus actives sont JMC qui a développé une grosse équipe de qualité enprospection et Mitsubishi pour la construction des centrales . Tous les champsexploités ou actuellement prospectés au Japon sont de petites dimensions(10 à 50 MW) et s'adressent à des systèmes superficiels (fractinres à proximitéimmédiate d'indices entre 500 et 1500 m). Peu de méthodes ont encore étédéveloppées pour la prospection des gisements en dehors des zones d'indices.Le pourcentage d'échec est assez élevé en forage (dépasse 50 %) et les dépôtsde silice amènent une diminution de la production de 4 à 5 % par an, ce quinécessite des reforages réguliers. Le "surshine" project du MITI dispose d'unimportant programme géothermique visant à mettre au point des méthodes d'étudeet d'exploitation des champs géothermiques profonds. Ce programme est réalisépar des instituts de recherche d'état, dont le département géothermie duservice géologique -qui dispose d'une vingtaine de géologues, géochimistes etgéophysiciens-. Il est accompagné d'un programme de développement industrielpour la mise au point de matériaux adaptés aux forages profonds et à hautetempérature, de matériaux anti-corrosion et de centrales à fluide binaire degrosse capacité (10 à 100 MW).

Nous devrions accroître notre coopération avec le Japon (échangesscientifiques, échanges commerciaux) dans le domaine des méthodes de prospectionet d'exploitation des champs haute énergie. C'est probablement dans le domainede l'exploitation, des turbines légères et des centrales à fluide binaire quenous pouvons le mieux bénéficier de 1' expériences Japonaise. Nous pourrions parcontre exporter nos connaissances dans le domaine de la gestion des champs, del'ingénierie des réservoirs, de la réinjection et de la basse énergie.

105 -

3 - CONCLUSION

Grâce à sa position géodynamique à la frontière des plaquesEurasienne et Pacifique , avec sa centaine de volcans et ses milliers desources thermales, le Japon occupe une place de choix dans le domaine dela géothermie. Utilisée depuis des siècles pour les baies, l'exploitationénergétique des sources géothermales n'a commencé que tardivement au Japon,c'est après les succès Américain et Néo-Zélandais que le Japon s'est lancédans la production électrique avec les champs de Otake (1967) et Matsukawa(1956). Depuis cette époque, 4 nouveaux champs ont été mis en production et4 autres ont été prospectés et forés, ils entreront en production dans desprochaines années. Une dizaine d'autres sont en -cours d'étude. Plusieurssociétés privées : sociétés minières, sociétés d'industries lourdes, compagniesd'électricité se sont lancées activement dans le marché de la géothermie.Les plus actives sont JMC qui a développé une grosse équipe de qualité enprospection et Mitsubishi pour la construction des centrales . Tous les champsexploités ou actuellement prospectés au Japon sont de petites dimensions(10 à 50 MW) et s'adressent à des systèmes superficiels (fractinres à proximitéimmédiate d'indices entre 500 et 1500 m). Peu de méthodes ont encore étédéveloppées pour la prospection des gisements en dehors des zones d'indices.Le pourcentage d'échec est assez élevé en forage (dépasse 50 %) et les dépôtsde silice amènent une diminution de la production de 4 à 5 % par an, ce quinécessite des reforages réguliers. Le "surshine" project du MITI dispose d'unimportant programme géothermique visant à mettre au point des méthodes d'étudeet d'exploitation des champs géothermiques profonds. Ce programme est réalisépar des instituts de recherche d'état, dont le département géothermie duservice géologique -qui dispose d'une vingtaine de géologues, géochimistes etgéophysiciens-. Il est accompagné d'un programme de développement industrielpour la mise au point de matériaux adaptés aux forages profonds et à hautetempérature, de matériaux anti-corrosion et de centrales à fluide binaire degrosse capacité (10 à 100 MW).

Nous devrions accroître notre coopération avec le Japon (échangesscientifiques, échanges commerciaux) dans le domaine des méthodes de prospectionet d'exploitation des champs haute énergie. C'est probablement dans le domainede l'exploitation, des turbines légères et des centrales à fluide binaire quenous pouvons le mieux bénéficier de 1' expériences Japonaise. Nous pourrions parcontre exporter nos connaissances dans le domaine de la gestion des champs, del'ingénierie des réservoirs, de la réinjection et de la basse énergie.

Sites

Otake

Hatchabara

actuel

Onuma

maxi.

Matsukawa(vapeur sèche)

Takinoue

Onikobe

Isobutane

Otake

Kawasaki

Naîtrede Forages

1018

9

7

19

Notibrede Forages

productifs

4

8

5

6

9

Altitude

950 m

(97°C)

850 m

600 m

T¤Iip.

121*00

210 - 160

Débittotal

820

i|16

416

245

3000 T/h

127°C

95°C

Vapeur turbine

Teiip.vapeur

127°C

164°C

127°C

127°C

147,2

1430c

Pressionvapeur

2,5

7 Atm

1,2 ATA

2,5 ATA

4,5 Kg

4,0 Kg/cm 2

2 Kg/cm2

eau

Débitvapeur

220 T/h

84 T/h

107 T/h

193 T/H

550 T/h

5 T/h

50 T/h

Puissancecentrale

6 MW

27 MW

50 MW

8,6 HW

10 MW

22 MW

50 HW

850 Kw

3 Kw

Eau refroidissement turbine

Tenp.entrée

26°

2300

25°C

Tenp.sortie

430

4304c

30°C

Débit

2,850 m3/h

4,847 ro3/h

Prixtotal

13,109o

4,10\20% -^20%

60%

19, 10^^

G

650,10 ^

100,000 F

PrixKw

400.000 US 5î/Forage5,2 F/KW

5 ^ /Kw10 F/Kw

7

7,2 F/Kw

1

1

X 1

2

3

4

5

125

83

125

83

4,5 bars

25

17

25

17

20

Tableau : Comparaison des données physiques de divers sites géothermiques Japonais

Sites

Otake

Hatchabara

actuel

Onuma

maxi.

Matsukawa(vapeur sèche)

Takinoue

Onikobe

Isobutane

Otake

Kawasaki

Naîtrede Forages

1018

9

7

19

Notibrede Forages

productifs

4

8

5

6

9

Altitude

950 m

(97°C)

850 m

600 m

T¤Iip.

121*00

210 - 160

Débittotal

820

i|16

416

245

3000 T/h

127°C

95°C

Vapeur turbine

Teiip.vapeur

127°C

164°C

127°C

127°C

147,2

1430c

Pressionvapeur

2,5

7 Atm

1,2 ATA

2,5 ATA

4,5 Kg

4,0 Kg/cm 2

2 Kg/cm2

eau

Débitvapeur

220 T/h

84 T/h

107 T/h

193 T/H

550 T/h

5 T/h

50 T/h

Puissancecentrale

6 MW

27 MW

50 MW

8,6 HW

10 MW

22 MW

50 HW

850 Kw

3 Kw

Eau refroidissement turbine

Tenp.entrée

26°

2300

25°C

Tenp.sortie

430

4304c

30°C

Débit

2,850 m3/h

4,847 ro3/h

Prixtotal

13,109o

4,10\20% -^20%

60%

19, 10^^

G

650,10 ^

100,000 F

PrixKw

400.000 US 5î/Forage5,2 F/KW

5 ^ /Kw10 F/Kw

7

7,2 F/Kw

1

1

X 1

2

3

4

5

125

83

125

83

4,5 bars

25

17

25

17

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Tableau : Comparaison des données physiques de divers sites géothermiques Japonais