Forage de puits et stimulation hydraulique

Les phases d’exploration et de forage des projets géothermiques soulèvent des préoccupations environnementales spécifiques qui diffèrent de celles liées aux phases opérationnelles de ces projets. Les préoccupations potentielles en matière d’exploration et de développement peuvent concerner l’eau (par exemple, la quantité d’eau utilisée, la contamination des eaux souterraines, l’élimination et la remise en état), la sismicité induite et l’affaissement du sol causé principalement par le prélèvement de fluides. Examinons chacune de ces préoccupations, en commençant par la phase de forage. ¹

Les techniques et approches utilisées pour forer des puits sont presque identiques, que les puits soient destinés à un programme géothermique ou pétrolier et gazier. Certaines variations peuvent survenir, selon le concept géothermique particulier. Le forage de puits nécessite de l’eau et (généralement) un type d’additif riche en bentonite qui augmente suffisamment la viscosité pour renvoyer les déblais de forage à la surface. ² Pour en savoir plus sur l’ingénierie et la technologie de forage, vous pouvez consulter notre cours « À la recherche d’un puits sûr ».

Une installation de forage électrique avec des tuyaux associés dans le bassin DJ, Colorado — Une installation de forage électrique avec des tuyaux associés sur un site de puits dans le bassin Denver-Julesburg (bassin DJ) à l’est des Rocheuses au Colorado. Cette installation fore un puits de pétrole et de gaz pour l’opérateur, Civitas. Les opérations de forage pour les projets géothermiques seraient très similaires à celles des projets pétroliers et gaziers.

Que l’application soit géothermique ou pétrolière et gazière, les opérations de forage nécessitent un certain nombre de considérations environnementales, par exemple, l’identification d’une source d’eau avec des volumes suffisants, la gestion des fluides contenant des contaminants ou des déblais potentiellement dissous, et la garantie que les ressources locales en eaux souterraines ne sont pas affectées par les opérations de forage et de complétion.³ L’industrie pétrolière et gazière a des décennies d’expérience dans la prise en compte de ces considérations environnementales liées au forage, et les organismes de réglementation de l’État ont mis en place de nombreuses règles et inspecteurs pour superviser ces opérations. Cependant, si les programmes géothermiques augmentent en nombre à l’échelle de l’industrie pétrolière et gazière, il est clair qu’un grand nombre de personnel sera nécessaire pour la main-d’œuvre géothermique de l’avenir.

Gestion de l’eau et des fluides

Selon l’Agence américaine d’information sur l’énergie, près de 1 000 000 de puits de production de pétrole et de gaz sont en exploitation aujourd’hui, et beaucoup d’autres ont été forés au cours des 100 dernières années, chacun de ces puits nécessitant de l’eau pour le forage.⁴

Expérience tirée des puits de pétrole et de gaz

Une étude plus récente sur le forage horizontal indique que le volume d’eau utilisé pour le forage et la cimentation des puits de pétrole et de gaz est d’environ 380 000 gallons par puits.⁵ Si le puits nécessite une stimulation hydraulique, le volume nécessaire pourrait alors être multiplié par dix pour créer un réseau de fractures adéquat. Ces chiffres relatifs à la consommation d’eau ont augmenté avec le temps, car les puits horizontaux ont gagné en longueur et atteignent désormais près de 10 000 pieds (1,9 mile ou trois kilomètres) ou plus. ⁶ Et selon la région du pays (la côte Est plus humide par rapport au sud-ouest plus sec), l’eau peut être plus ou moins abondante et/ou facilement disponible.

Vrai ou faux : Le forage d'un puits EGS sera une nouvelle entreprise, et nous ne comprenons pas pleinement la technologie ni les considérations environnementales liées au forage.

Vrai

Faux

Il existe actuellement environ 1 000 000 de puits de pétrole et de gaz en production aux États-Unis. Cette expérience avec la technologie et les considérations environnementales peut être immédiatement appliquée à tout projet de puits EGS.

Faux

Vrai

Pleins feux sur la carrière : Dustin Holcomb

Formation académique

BS, Géologie/Sciences de la Terre, Université du Nevada (Reno), 2016 (Mineure en hydrologie)
BA, Relations internationales, California State University (Chico), 2009
Moniteur de snowboard certifié AASI

Dustin Holcomb a choisi une carrière dans les sciences de la Terre après avoir accepté un emploi d’été dans l’industrie minière du Nevada, ce qui a ravivé sa curiosité pour la géologie. Au départ, les géosciences n’étaient pas un premier choix, mais il s’est vite rendu compte qu’il voulait travailler à l’extérieur, voyager dans des endroits éloignés et éviter de rester coincé dans un cubicule. La rémunération concurrentielle dans les secteurs minier et énergétique était également une forte incitation. Un diplôme en sciences de la Terre a permis à Dustin de bâtir une carrière dans un domaine qui le passionne, tout en lui donnant la flexibilité de profiter de ses activités récréatives préférées, comme le ski et le vélo de montagne.

Dustin a travaillé pendant 10 ans dans l’industrie minière, dont les 5 dernières années en tant qu’hydrogéologue pour une société de conseil avant de devenir gestionnaire du programme des minéraux fluides à la Division des minéraux du Nevada. Bien qu’il n’ait pas travaillé directement dans les industries pétrolière, gazière ou géothermique auparavant, son expérience en matière de conformité aux permis, de conception de puits et de gestion des installations de forage s’est avérée complémentaire aux responsabilités du rôle de gestionnaire du programme des minéraux fluides. Dustin vit à Reno, au Nevada, avec sa femme, son enfant et son chien. En hiver, il donne des cours de snowboard à temps partiel.

Puits géothermiques

Les puits forés pour la production d’énergie géothermique devraient identifier et approvisionner des volumes d’eau similaires, en particulier pour les systèmes géothermiques améliorés, qui peuvent également utiliser une forme de fracturation hydraulique. Dans presque tous les cas, les puits forés à des profondeurs importantes nécessitent des fluides enrichis en bentonite ou autres additifs additifs qui augmentent la viscosité pour entraîner les déblais, refroidir le trépan et le tuyau de forage et maintenir la stabilité du trou de forage. ⁷

Selon la température du fond du trou, les fluides et les déblais qui remontent à la surface d’un réservoir chaud doivent être refroidis avant d’être recirculés dans le trou. Dans certains cas, une exposition prolongée à des températures élevées supérieures à 150 °C (302 °F) pourrait augmenter la viscosité de la bentonite, ce qui pourrait obstruer les tuyaux et nuire à la circulation. L’utilisation de polymères résistants aux hautes températures pourrait réduire ce risque. Quelle que soit la technologie, les impacts potentiels au niveau local nécessitent des analyses minutieuses à partir de données et d’informations spécifiques au site. ⁸ Un modèle unique ne convient pas lorsqu’on examine les considérations environnementales locales.

Depuis environ 2005, une combinaison de forage directionnel et de fracturation hydraulique (également appelée « frac’ing ») a révolutionné l’exploration et l’exploitation pétrolières et gazières. Sans surprise, cette pratique a connu d’importantes innovations et améliorations au cours des près de 20 dernières années depuis le début de son utilisation à grande échelle, notamment une meilleure compréhension des additifs chimiques utilisés dans le procédé. En général, les fluides de fracturation sont principalement composés d’eau et d’agents de soutènement (particules utilisées pour caler les fractures ouvertes), souvent du sable, mais parfois mélangés à des produits chimiques pour inhiber la corrosion et l’entartrage, réduire la friction à l’intérieur du tuyau de forage et réduire l’accumulation biologique. Le registre FracFocus Chemical Disclosure Registry⁹, géré par le Ground Water Protection Council et l’Interstate Oil and Gas Compact Commission, est devenu un outil important pour les gouvernements, l’industrie et le grand public afin d’obtenir des informations sur la composition chimique des fluides de fracturation. Bien que toutes les concentrations chimiques ne soient pas divulguées pour des raisons de propriété intellectuelle, le registre constitue une avancée importante en matière de transparence. ¹⁰

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Source d’image :

Electric drilling rig in the DJ Basin: Hilary Olson