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Sous le désert de l’Utah deux puits forés dans du granite à 2 500 mètres de profondeur viennent de démontrer ce que la communauté géoscientifique attendait depuis des décennies. Ce résultat est le fruit d’une lecture minutieuse de données géologiques et géophysiques accumulées au fil des années.

Vue topographique 2D du site Utah FORGE (Milford, Utah, États-Unis). Le périmètre noir délimite la zone d’étude. Les hautes altitudes à l’Est correspondent aux Mineral Mountains, dont le flanc ouest abrite le pluton granitique chaud ciblé par le projet.

En 2014, le Département américain de l’Énergie lance un appel d’offres pour créer un laboratoire de terrain dédié aux Enhanced Geothermal Systems (EGS). Le principe consiste à forer jusqu’à des roches très chaudes comme le granite, puis d’y injecter de l’eau sous pression pour rouvrir les micro-fissures naturelles et créer un échangeur thermique en profondeur. Un second puits récupère ensuite l’eau chauffée au contact de la roche. Là où la géothermie classique dépend de rares zones volcaniques, l’EGS permet théoriquement d’exploiter la chaleur terrestre presque n’importe où.

Après évaluation de cinq sites dans l’Ouest américain, le choix se -porte sur Milford en Utah. Le flanc Ouest des Mineral Mountains abrite un pluton granitique tertiaire : un massif de roche cristalline formé entre 25 et 8 millions d’années encore très chaud aujourd’hui.

Explorer les données avant de forer

Trois levés géophysiques ont fourni les informations décisives. La gravimétrie a délimité l’extension latérale du pluton granitique en surface via son anomalie de Bouguer négative. Le granite est moins dense que les roches encaissantes : la pesanteur y est légèrement plus faible. La magnétotellurique a imagé la résistivité électrique du sous-sol en profondeur. Le granite sec et cristallin apparaît au-dessus de 1 000 Ω·m à partir d’environ 1 500 mètres. Les zones de failles conductrices ressortent comme autant de cibles à exploiter. La World Stress Map a fourni l’orientation de la contrainte horizontal maximal dans la région (environ N15°E). Cette donnée a dicté l’angle des puits : les fractures se propageant perpendiculairement au stress minimum, les puits ont été orientés pour les traverser à angle optimal.

Quant à la ressource thermique, le puits historique 58-32 foré dans les années 1970 enregistrait déjà 138°C à 2 300 mètres avant même d’atteindre le granite. Ce gradient exceptionnel est environ deux fois la moyenne mondiale (25–30 °C/km, USGS 2012).

Vue 3D du site Utah FORGE: anomalie gravimétrique de Bouguer (surface colorée) et Discrete Fracture Network issu du puits 58-32 (cubes colorés par ouverture de fracture).

Le Discrete Fracture Network (DFN), un modèle numérique 3D du réseau de fractures naturelles du réservoir, a été construit à partir des données FMI (Formation Micro Imager) acquises dans le puits pilote 58-32 Cet outil imageant la paroi du forage sur 360° a permis d’identifier chaque fracture naturelle avec son orientation, son pendage et sa densité. À partir de ces mesures réelles, les fractures sont ensuite extrapolées statistiquement sur l’ensemble du volume du réservoir. Combinées à l’orientation du stress régional issue de la World Stress Map, la gravimétrie et le DFN ont fourni une carte précise du sous-sol : où se trouvent les fractures les plus ouvertes, dans quelle direction elles s’orientent, et à quelle profondeur elles sont les mieux connectées. C’est cette lecture intégrée des données qui a guidé l’angle et la trajectoire des puits 16A et 16B.

Surveiller les données pendant le forage 

Deux puits directionnels 16A(78)-32 et 16B(78)-32 sont forés selon des angles calculés pour se séparer progressivement dans la zone réservoir à environ 2 500 mètres. L’objectif est de maximiser le volume de granite fracturé entre eux en exploitant les orientations de fractures révélées par la géophysique. À partir d’avril 2024, le puits 16A est stimulé hydrauliquement en huit étapes distinctes sur deux semaines. À chaque étape, de l’eau est injectée à haute pression. Des milliers de capteurs sismiques enregistrent chaque microfracture et cartographient en temps réel le réservoir qui se forme. 

Durant la stimulation du puits 16A, 2 662 événements microsismiques ont été enregistrés contre 239 lors de la stimulation du puits 16B. Cette asymétrie révèle que 16A a été de loin la stimulation la plus efficace à réactiver les fractures naturelles, sans doute parce que les injections ont mieux ciblé les familles de fractures orientées favorablement. La distribution spatiale de ces événements entre 1 884 et 2 838 mètres de profondeur n’est pas aléatoire. Les hypocentres se regroupent le long des plans de fractures naturelles exactement là où le DFN prédisait les structures majeures. Ce nuage microsismique constitue une radiographie directe du réservoir stimulé. Il en révèle les dimensions et les zones de perméabilité créée. Les événements de faible magnitude non ressentie en surface confirment que la stimulation est restée contrôlée et prévisible. 

En août et septembre 2024, Utah FORGE réalise son test de circulation étendu. L’eau injectée dans 16A circule à travers le réseau de fractures stimulé et est récupérée dans 16B avec une température maintenue à 188°C en fond de puits. Plus de 90 % du fluide injecté est récupéré, confirmant directement la connectivité prédite par le DFN. Le débit atteint jusqu’à 420 gallons par minute, soit environ 1 600 litres par minute. 

Pour la première fois un système EGS démontrait une connectivité inter-puits soutenue et une extraction de chaleur significative dans une roche sans perméabilité naturelle préexistante.

Visualisation 3D combinant la résistivité magnétotellurique, les trajectoires des puits, et la microsismicité. Les événements microsismiques apparaissent à la transition entre la zone résistive (granite) et la zone conductive (fractures saturées).

Comprendre les données après avoir foré 

Afficher ensemble la résistivité magnétotellurique, les trajectoires de puits et la microsismicité révèle quelque chose qu’aucune de ces données seule ne montrerait. Les événements microsismiques ne se distribuent pas aléatoirement dans le granite : ils se regroupent exactement à l’interface entre la zone résistive (le granite cristallin sec) et la zone conductrice (les fractures saturées en fluides). C’est précisément à cette transition que les fractures ont été réactivées sous la pression d’injection. La géophysique de surface et la sismicité induite racontent la même histoire.

La mesure directe de température le long des puits confirme le gradient géothermique exceptionnel du site, de la surface à −4 000 m.

Ce que la surface laissait pressentir, le forage l’a confirmé directement : le gradient géothermique exceptionnel du site devient immédiatement visible. La chaleur se concentre exactement au pied des Mineral Mountains, là où le pluton granitique chaud remonte jusqu’à 2 500 mètres de la surface, précisément là où les puits ont été implantés.

Les événements microsismiques se concentrent là où la température est la plus élevée et où la connectivité entre les puits a été établie.

Croiser les profils de température des puits avec la distribution spatiale de la microsismicité rend visible une corrélation directe : les événements sismiques se concentrent là où la température est la plus élevée, dans le volume de roche situé entre 16A et 16B. Ce nuage d’événements ne décrit pas une simulation, il dessine le réservoir tel qu’il existe réellement, stimulé et connecté. La chaleur et la fracturation se trouvent au même endroit : c’est la condition nécessaire pour qu’un système EGS fonctionne.

Perspectives

Le test de 30 jours de 2024 n’est qu’une première étape. Utah FORGE prévoit un test de circulation étendu d’environ 90 jours, conçu pour observer le comportement à long terme du réservoir : déclin thermique, pertes de fluide, risques de colmatage et de corrosion. Ces données sont indispensables pour dimensionner de futurs projets EGS commerciaux capables de produire de manière fiable sur plusieurs décennies.

Le forage d’un troisième puits dévié en profondeur est également à l’étude. Il permettrait d’explorer des géométries de réservoir alternatives et d’optimiser les configurations de puits pour améliorer les performances commerciales. Avec un financement du Département de l’Énergie américain (DOE) garanti jusqu’en 2028, Utah FORGE entre dans une nouvelle phase dont les résultats contribueront directement à définir les standards de la prochaine génération de systèmes EGS dans le monde.

Pourquoi c’est une avancée majeure

Le potentiel EGS techniquement récupérable aux États-Unis seuls dépasse 5 térawatts, soit cinq fois la capacité électrique actuelle du pays. À l’échelle mondiale la ressource est quasiment illimitée, car le gradient thermique terrestre est universel.

Utah FORGE ne produit pas encore d’électricité. Mais il a fourni quelque chose d’aussi précieux : la preuve qu’en intégrant gravimétrie, résistivité magnétotellurique, modèle DFN et surveillance microsismique dans une méthode unique, on peut concevoir un réservoir EGS fonctionnel et reproductible. Si ce type d’approche peut être reproduit à d’autres contextes géologiques, c’est potentiellement un espoir concret pour la transition énergétique mondiale.

Observez gratuitement les données de FORGE via EarthSight™

En téléchargeant gratuitement la version pilote du logiciel EarthSight™, un projet démo de FORGE est automatiquement installé. Vous pourrez afficher trajectoires de puits, profils de température, microsismicité et résistivité magnétotellurique (MT) en 3D.

Toutes les données produites sur le site FORGE de l’Utah sont disponibles sur le Geothermal Data Repository (https://www.gdr.openei.org/). L’ensemble des données ont été affichées via le logiciel EarthSight™.

Références

Cariaga, C. (2026). Carrying on the legacy of geothermal innovation at the Utah FORGE project. ThinkGeoEnergy,

Heidbach, O. et al. (2018). The World Stress Map Database Release 2016: Crustal stress pattern across scales. Tectonophysics, 744, 484–498.

Moore, J. et al. (2024). Geology of the Utah FORGE EGS Site. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 449, 107850.

Norbeck, J. et al. (2024). Hydraulic stimulation and circulation testing at the Utah FORGE Enhanced Geothermal Systems field laboratory. Geothermics.

U.S. Geological Survey (2008). A review of methods applied by the U.S. Geological Survey in the assessment of identified geothermal resources. USGS Open-File Report 2008-1296.

Utah FORGE (2024). Utah FORGE Successfully Completes Stimulation and Circulation Tests. Press Release.