Au moment où les scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), Barry Freifeld et Curt Oldenburg ont visité l'installation de stockage de gaz naturel d'Aliso Canyon en décembre 2015, l'éruption du puits SS-25 laissait échapper du gaz naturel dans l'air depuis plus de six semaines. Les vents notoirement forts à Aliso Canyon ont transporté le gaz naturel et son odorant ajouté dans le quartier voisin de Porter Ranch, entraînant l'évacuation de milliers de familles.

Avec des scientifiques et des ingénieurs du Lawrence Livermore National Laboratory et des Sandia National Laboratories, l'équipe du Berkeley Lab formait la soi-disant "Lab Team, " sollicités par des représentants de l'État pour leur expertise en matière d'intégrité de puits et de modélisation d'écoulement de puits.

Ils se sont mis au travail pour essayer de comprendre pourquoi huit tentatives de destruction par le haut – dans lesquelles des fluides lourds et d'autres matériaux sont pompés dans le puits pour tenter de le boucher par le haut – avaient échoué. En utilisant T2Well, un outil logiciel développé au Berkeley Lab, Lehua Pan, un scientifique du Berkeley Lab avec une expertise en physique des sols et en modélisation numérique, a pu simuler le comportement du puits qui fuyait et évaluer pourquoi les top kills ne fonctionnaient pas.

La modélisation de Berkeley Lab a montré que la géométrie complexe du puits contribuait aux échecs des tentatives de destruction par le haut. Les simulations ont également montré qu'un puits de secours serait efficace. En effet, l'éruption s'est arrêtée dans les 10 minutes suivant l'intersection du puits de secours et du puits SS-25 qui fuyait, tout comme les simulations le suggéraient.

Pour avoir un impact lors de ce genre d'événements, un travail d'équipe s'imposait. « Nous avons rapidement constitué une équipe interdisciplinaire comprenant des experts en forage et complétion de puits, ingénieurs réservoirs, et géoscientifiques, " Freifeld a déclaré. "En rassemblant une équipe interdisciplinaire, nous sommes en mesure d'examiner l'ensemble du problème."

Puits de près de 100 ans

Les scientifiques du Berkeley Lab ne sont pas novices en matière d'intervention en cas de catastrophe. En 2010, bon nombre des mêmes scientifiques ont tout abandonné pour évaluer l'éruption du puits Macondo de Deepwater Horizon dans le golfe du Mexique. En utilisant également T2Well pour bien modéliser cela, ils ont estimé la quantité de pétrole et de gaz qui s'écoulait réellement vers le fond marin.

T2Well est une extension des codes TOUGH (Transport of Unatured Groundwater and Heat), une suite d'outils logiciels développés au Berkeley Lab qui utilise des modèles numériques pour simuler l'écoulement de liquide, gaz, et la chaleur dans les matériaux poreux et les puits. Fort de l'expertise de Berkeley Lab en géosciences et modélisation informatique, il a été continuellement amélioré au fil des ans.

Le puits SS-25 d'Aliso Canyon a été achevé en 1954 en tant que puits de pétrole. En 1973, il a été converti en puits de stockage de gaz. Son âge n'est pas inhabituel, considérant que toutes les installations souterraines de stockage de gaz naturel de la Californie sont situées dans des réservoirs de pétrole ou de gaz épuisés. Certains puits de stockage de gaz souterrains de l'État ont près de 90 ans. Et il existe des milliers de puits de stockage de gaz souterrains vieillissants aux États-Unis, mais il n'y avait eu aucun règlement fédéral de sécurité régissant leur fonctionnement et leur entretien.

Maintenant, deux ans après la première détection de la fuite, Berkeley Lab est impliqué dans plusieurs efforts de l'État pour s'assurer qu'une telle catastrophe ne se reproduise plus, pour atténuer les risques si c'est le cas, et évaluer la viabilité à long terme du stockage souterrain de gaz en Californie. L'équipe de laboratoire a également été un contributeur clé à un rapport du groupe de travail national publié l'année dernière contenant 44 recommandations visant à réduire les risques d'incidents similaires.

"Je pense que les recommandations que nous avons faites sont assez complètes et contribueront grandement à corriger le fait que les gens ne surveillaient pas ces puits, " a déclaré Freifeld. "Aliso Canyon a en quelque sorte réveillé le gouvernement fédéral et réalisé que PHMSA a un rôle à jouer dans le sous-sol, pas seulement des pipelines."

Les règles de sécurité les plus strictes du pays

Au niveau de l'Etat, l'équipe du laboratoire a travaillé avec la division du pétrole du ministère de la Conservation, Gaz, et Geothermal Resources (DOGGR) pour fournir une expertise technique pour le développement de nouvelles réglementations de sécurité renforcées pour les puits de stockage de gaz naturel en Californie. Des règles d'urgence ont été mises en place depuis l'année dernière, et les règlements permanents proposés sont en cours d'examen.

Les règles proposées en Californie exigeraient au moins deux barrières de confinement partout dans un puits, de sorte que deux composants de l'intégrité du puits devraient tomber en panne simultanément pour permettre une fuite similaire à l'incident d'Aliso Canyon en 2015. "Ce sont les règles les plus strictes du pays, " Freifeld a déclaré. "Ils touchent à de nombreux aspects de la sécurité qui n'étaient pas dans les règles auparavant. Ils sont vraiment l'étalon-or et placent la barre haute pour la norme nationale."