Le Development Driller III fore un puits de secours au large des côtes de la Louisiane dans le golfe du Mexique en mai 2010 pour lutter contre la fuite de pétrole. Voir plus de photos de champs pétrolifères. Getty Images Actualités/Getty Images Vous êtes-vous déjà demandé comment les anciens puits de pétrole que vous voyez à la télévision avaient assez de pression pour éclater à la manière d'un geyser, crachant « de l'or noir » ici et là ? Il s'avère que cette merveille sur grand écran peut se produire dans la vraie vie. Les gisements de pétrole sont scellés sous de lourdes couches de sol et de roche, mais quand une perceuse brise le sceau, tout ce liquide sous pression a besoin d'aller quelque part. D'habitude, il monte et sort d'un puits de manière contrôlée. C'est parce que les puits modernes ont des obturateurs d'éruption -- une série de vannes d'arrêt et un coupe-circuit principal -- qui limitent généralement de telles éruptions de débordement [source :American Petroleum Institute]. Mais quand quelque chose tourne mal, comme la plate-forme pétrolière offshore Transocean, Horizon en eaux profondes, qui a explosé le 20 avril, 2010, tuant 11 travailleurs et envoyant du pétrole s'écouler sans contrôle dans le golfe du Mexique - un puits de secours peut être la meilleure option pour le maîtriser.
Un puits de secours entre en jeu quand un puits se déchaîne, canaliser plus de pétrole ou de gaz naturel que le puits ou ses opérateurs ne peuvent en traiter. Pour apprivoiser le flux, un puits secondaire est creusé à une distance de sécurité du site de forage d'origine, puiser dans la tuyauterie en difficulté et détourner le liquide sous pression [source :SWPLA]. Cependant, dans le cas de l'incident de Deepwater Horizon, le soulagement a bien commencé le 2 mai, 2010, était destiné à boucher le réservoir d'huile en pompant de l'eau salée, de la boue et du béton dans le tuyau souterrain d'où le puits de soufflage crache de l'huile. L'effort devrait boucher le puits incontrôlable, mais juste au cas où le premier relief manquerait bien sa cible, BP (la société qui avait engagé le Deepwater Horizon pour forer le puits principal) a commencé le forage d'un deuxième puits de secours le 16 mai 2010 [source :O'Hanlon]. Malheureusement, les chances de forer exactement au bon endroit sont minces; c'est comme viser une assiette à 3 miles (5 kilomètres) sous la surface de la mer [source :Brown].
Outre le fait que les puits de secours sont généralement forés pour atteindre une cible précise, il n'y a pas beaucoup de différence entre eux et les puits ordinaires. Les deux sont percés verticalement vers le bas, mais le puits de secours fait également des angles pour se croiser avec le puits d'origine; c'est ce qu'on appelle le forage directionnel [source :Fountain].
Les puits de secours ne sont pas seulement un « plan B » pour le forage de pétrole ou de gaz naturel. Dans les zones à nappes phréatiques élevées, les puits de secours sont creusés comme le seraient des puits d'eau normaux, ensuite utilisé pour drainer périodiquement l'excès d'eau. Par exemple, un système de puits de secours entourant une digue peut aider à stabiliser la structure sur le long terme en contenant l'eau [source :Cashman].
Mais le forage préventif pour les puits de pétrole de secours ne se produit généralement pas en même temps que les puits principaux sont construits, même si c'est la seule méthode éprouvée pour arrêter une éruption si les méthodes de confinement ne fonctionnent pas [source :Drash]. En réalité, aux Etats-Unis, les puits de secours ne sont pas obligatoires [source :Bluestein et Dearen]. Malheureusement, comme nous le verrons à la page suivante, forer un puits de secours après coup, c'est comme appeler le 911 pour signaler un incendie dans une maison et apprendre que le camion de pompiers doit être construit avant de pouvoir se précipiter pour éteindre les flammes.
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Les puits de secours sont utilisés depuis le début des années 1900, presque aussi longtemps que les machines exploitent les combustibles fossiles souterrains. Initialement, des puits de secours ont été forés verticalement près d'un puits de soufflage et utilisés uniquement pour détourner la pression du puits. Les techniques de forage sont restées largement inchangées jusqu'en 1933, lorsqu'un puits de décharge incliné - ou directionnel - était utilisé au Texas. Non seulement ce puits de secours a puisé dans le réservoir de pétrole sous un puits jaillissant, mais il a également été utilisé pour tuer le puits en pompant de l'eau dans sa source d'origine [source :Wright et Flak].
D'autres améliorations sont intervenues dans les années 1970 et 1980, quand pour la première fois un puits de secours a croisé la conduite souterraine d'un puits soufflant, grâce à des méthodes de détection améliorées. L'époque a également introduit des équipements de forage directionnel orientables et l'utilisation de fluides plus lourds que le pétrole - tels que des matériaux synthétiques ou des matériaux naturels, notamment la gomme de guar ou la boue - pour tuer les puits jaillissants [source :Wright et Flak]. Aujourd'hui, les techniques de base des puits de secours ne sont pas encore très différentes de celles utilisées en 1933, bien qu'un équipement de forage et de détection sophistiqué augmente les chances qu'un puits de secours atteigne sa cible, qu'il s'agisse d'un tuyau de 6 pouces (15 centimètres) de diamètre ou d'un réservoir souterrain [source :Spear]. Le puits de secours intercepte la tuyauterie du puits d'origine ou se branche dans le réservoir d'où le puits d'origine tire. Tout dépend d'une rubrique assez compliquée qui prend en compte, entre autres, la probabilité d'un puits tué [source :Wright et Flak].
L'utilisation de puits de secours pour stabiliser la terre imbibée d'eau est devenue populaire dans les années 1940, lorsque le U.S. Army Corps of Engineers les a utilisés pour contrôler l'excès de pression d'eau près du barrage de Fort Peck dans le Montana [source :U.S. Army Corps of Engineers]. Cela a été fait en forant un puits dans le côté terrestre d'un remblai utilisé pour empêcher l'eau de déborder [source :Lucas]. Cette même année, les puits de secours sont devenus monnaie courante lorsqu'il s'agissait de concevoir et de construire des barrages [source :U.S. Army Corps of Engineers]. Peu après, des puits de secours ont également été utilisés pendant la construction résidentielle et commerciale pour détourner l'eau ou pour aider à abaisser les nappes phréatiques élevées qui pourraient affecter la stabilité du sol - comme cela se fait encore aujourd'hui [source :Cashman].
La plupart du temps, des puits de secours sont forés par précaution. Quand il s'agit de pétrole, certains défenseurs recommandent d'adopter la même approche en forant simultanément des puits de secours pétroliers et des puits ordinaires [source :Drash]. C'est une idée qui, selon de nombreux experts, vaut la peine d'être envisagée car les puits de secours prennent souvent deux ou trois mois à forer, selon la profondeur de leur localisation [source :Rubin]. En réalité, un puits de secours peut être terminé longtemps après que les dommages causés par un puits de soufflage aient été causés.
Donc, comment exactement une équipe d'ouvriers met-elle en place un puits de secours ? Nous allons vous l'expliquer, pas à pas, à la page suivante.
Coût d'un puits de secoursLe forage d'un puits de secours pour détourner un puits de pétrole hors de contrôle peut être coûteux, mais pas aussi coûteux que les efforts de nettoyage généralisés - pour l'environnement ou l'image d'une entreprise. En réalité, les premières prédictions estimaient que les coûts de nettoyage et les dépenses connexes pour la fuite de pétrole du golfe du Mexique en 2010 coûteraient au moins 12,5 milliards de dollars [source :Haq]. Depuis le 10 juin, 2010, le coût total de forage des seuls puits de secours a été estimé à 200 millions de dollars [source :Fountain].
Un travailleur tourne une vanne pour transférer du carburant à l'équipement de forage d'un puits de secours dans le golfe du Mexique en mai 2010. Getty Images News/Getty Images Un puits de secours est presque identique à un puits ordinaire. En réalité, un relief est foré à l'aide du même équipement que celui utilisé pour forer un puits ordinaire. La principale différence est que, dans le cas de puits de secours de pétrole ou de gaz naturel, le puits vertical est éventuellement foré à un angle pour croiser le tuyau du puits d'origine. Mais, si vous imaginez un puits de secours entrant juste à côté d'un puits d'éruption, il est temps de recadrer. En réalité, un puits de secours doit être placé à une distance sécuritaire du puits d'origine. Par exemple, dans la fuite de pétrole du golfe du Mexique en 2010, les ouvriers ont commencé à forer le premier puits de secours à environ 800 mètres du puits qui jaillissait du pétrole [source :BP]. Ensuite, il y a le défi d'utiliser un puits de forage de 1 pied (30 centimètres) pour forer dans la terre surveillé par un équipement de cartographie à distance, dans l'espoir de heurter un tuyau de diamètre similaire [source :Mowbry].
Pour commencer, les travailleurs utilisent un foret en acier attaché à un tuyau en acier creux pour creuser à travers les couches géographiques [source :Bluestein et Dearen]. Le foret est remplacé plusieurs fois tout au long du processus car il a tendance à s'émousser à l'usage; le tuyau en acier aide à empêcher le trou percé de s'effondrer et est ensuite remplacé par une version permanente. Lorsqu'il est temps pour le foret de changer de direction afin qu'il puisse croiser la tuyauterie de puits d'origine, un joint de tuyau est attaché qui fait que la perceuse s'incline - mais seulement à un léger 5 degrés. Lorsque le foret atteint sa profondeur cible, le puits sera " établi, " ce qui signifie que des tubes permanents seront descendus dans le trou et cimentés [source :Earth Science Australia]. Ensuite, au fur et à mesure que le foret s'approche du tuyau d'origine, il sera remplacé par une mèche en diamant qui pourra couper le tuyau existant du puits principal [source :Tasker].
L'idée est qu'une fois les tuyaux se croisent, le puits de secours peut être utilisé pour faire l'une des deux choses suivantes :détourner le flux du puits d'origine ou le bloquer en délivrant des additifs synthétiques ou naturels, comme la boue, remplissage de béton ou de gomme de guar.
Alors que des puits de secours pétroliers sont parfois créés pour introduire des substances dans le site du puits, un puits de décharge d'eau est conçu pour empêcher les matières étrangères d'entrer. Des tamis et des filtres sont utilisés pour empêcher les matières grossières d'entrer et de boucher le puits d'eau. Et, contrairement aux puits de secours pétroliers, qui sont souvent forés de manière directionnelle pour croiser le pipeline du puits d'origine, les puits de secours sont toujours forés verticalement [source :U.S. Army Corps of Engineers]. Comme les puits de décharge d'eau chassent l'excès d'eau du sous-sol, ils soulagent la pression de l'eau sur les puits existants et aident à contrôler la nappe phréatique.
Une fois qu'une foreuse atteint sa cible - que ce soit son eau, pétrole ou gaz naturel - que se passe-t-il ensuite? Si vous vous demandez comment l'eau ou les combustibles fossiles sont extraits du sol, consultez la page suivante.
Les parties d'un puits de secours -- tuyauterie en acier, des forets en acier ou au diamant et des joints de tuyaux coudés utilisés pour orienter la direction de la perceuse - effectuez tout le travail en coulisse pendant le forage. Au-dessus du sol, il y a un autre ensemble d'outils au travail.
Un capteur attaché au trépan dirige le trépan et est géré par un ordinateur sur site contrôlé par les travailleurs [source :Tasker]. Tandis qu'un derrick provisoire abrite les outils du métier des ouvriers, il offre également un moyen de pomper du liquide dans le puits de décharge afin qu'il puisse bloquer le puits de soufflage. En pompant de l'eau de mer dans le puits de secours, les travailleurs peuvent tester si l'eau de mer est transférée dans le puits de soufflage. Si c'est, il déplacera une partie de l'huile qui s'échappe. Prochain, de la boue sera versée dans le puits de secours, suivi du béton. Parce que les deux matériaux sont plus denses et plus lourds que le pétrole, ils devraient bloquer toute huile sous pression remontant le puits de secours ainsi que le puits de soufflage [source :James].
Lorsque le puits de secours est terminé, il pourrait être utilisé pour continuer à produire du pétrole à partir du site [source :Hargreaves]. Si c'est le cas, un vérin de pompe sera installé au niveau du sol. Le vérin de pompe déplace le pétrole ou le gaz hors du sol à travers le trou foré en utilisant une série de poids, vannes et une tige de pompage [source :National Science Foundation]. Vous pouvez en savoir plus à ce sujet dans Comment fonctionne le forage pétrolier. Équipement de pompage similaire, bien qu'à plus petite échelle, peut être utilisé pour faire fonctionner des puits de secours. Plus souvent, cependant, les puits d'eau sont entraînés par une version moderne du vérin à pompe :une pompe à jet.
La plupart des pompes à jet de puits de secours contiennent quelques caractéristiques standard, y compris un tubage de puits et un filtre ; le tubage du puits tapisse le trou de la pompe et le filtre empêche tout autre chose que l'eau d'entrer dans la pompe. L'eau est pompée selon les signaux d'un pressostat monté près d'un moteur au-dessus du sol. Si la pression atteint un niveau désigné, la pompe fera circuler l'eau du puits à travers les tuyaux et dans un réservoir de stockage ou dans une série de tuyaux de drainage.
Que les puits de secours contrôlent l'eau ou le pétrole, ils ont tous une chose en commun après la mise en place d'une pompe :Mis à part l'entretien courant et les catastrophes naturelles, la plupart ne nécessitent pas autant d'attention. En réalité, de nombreux puits producteurs sont exploités à distance. Les instruments prennent des mesures de sortie sur site et transmettent les données à un emplacement central hors site où elles sont traitées et surveillées [source :DeFlow]. Bien sûr, si le seul travail du puits de secours est de livrer des matériaux lourds, comme la boue ou le béton, et "tuer" une catastrophe incontrôlable, son rôle sera de courte durée et il, trop, sera fermé.
Lisez la page suivante pour en savoir plus sur le forage et les puits de pétrole.
