Dans une étude révolutionnaire, une équipe de recherche comprenant un ingénieur de Johns Hopkins a compilé et analysé une quantité sans précédent de données réglementaires décrivant l'intégrité des puits de pétrole et de gaz dans plusieurs États. Les résultats de l'étude, publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , fournit des informations précieuses aux opérateurs de l'industrie et aux organismes de réglementation qui cherchent à prévenir les fuites de puits et à assurer le succès du stockage du carbone, production de pétrole et de gaz, stockage de gaz naturel, et les opérations de stockage d'hydrogène.

"L'étude se concentre sur l'intégrité des puits de pétrole et de gaz, en particulier sur les puits de pétrole et de gaz à terre. C'est pertinent, par exemple, à évaluer les risques environnementaux liés au développement du pétrole et du gaz non conventionnels, " a déclaré Harihar Rajaram, professeur de santé environnementale et d'ingénierie à la Whiting School of Engineering de l'Université Johns Hopkins, co-auteur de l'étude menée par des chercheurs du National Energy Technology Laboratory du département de l'Énergie des États-Unis. « Pour comprendre les risques environnementaux des fuites de puits de pétrole et de gaz, il est important d'estimer d'abord quelle fraction des puits de pétrole et de gaz a connu des problèmes d'intégrité."

Les puits de pétrole et de gaz sont conçus pour contenir entièrement (via une série de tuyaux en acier emboîtés avec du ciment entre les deux) tous les fluides qu'ils pompent des réservoirs de pétrole et de gaz. Cependant, en raison des contraintes souterraines, le ciment peut se fissurer ou se séparer du tubage en acier adjacent, causant des problèmes d'intégrité, et, dans certains cas, fuite.

Alors que plus de 900, 000 puits de pétrole et de gaz sont actuellement actifs aux États-Unis, des estimations précises du pourcentage de ces puits qui ont connu des problèmes d'intégrité au cours de leur durée de vie ont été limitées par la disponibilité des données. Bien que la plupart des États exigent une certaine forme de test d'intégrité des puits, par exemple, utiliser un manomètre pour surveiller l'accumulation de gaz à l'extérieur du tubage de production - ces données ne sont pas rendues publiques dans des bases de données numériques facilement accessibles.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs abordent ce problème en utilisant des techniques informatiques avancées pour collecter et extraire des données de plus de 470, 000 dossiers réglementaires décrivant les résultats des tests d'intégrité de puits effectués dans le Colorado, Nouveau Mexique, et la Pennsylvanie sur plus de 100, 000 puits avant 2018. Les données extraites de ces dossiers représentent le dossier le plus grand et le plus complet jamais réuni pour examiner l'intégrité des puits de pétrole et de gaz aux États-Unis.

L'équipe s'est concentrée sur l'estimation du pourcentage de puits de pétrole et de gaz qui ont présenté des pressions et des débits indiquant un problème d'intégrité. Les enregistrements des tests de Pennsylvanie ont montré que 14,1% des puits testés avant 2018 ont potentiellement rencontré un problème d'intégrité. Les données de différentes régions productrices d'hydrocarbures du Colorado et du Nouveau-Mexique ont révélé que les puits présentaient des problèmes d'intégrité avec une gamme de fréquences plus large (0,3 % à 26,5 %) que ce qui avait été signalé précédemment, qui met en évidence la nécessité de mieux comprendre les tendances régionales et les variations entre les différents gisements de pétrole et de gaz dans l'intégrité des puits. Les puits directionnels étaient plus susceptibles de présenter des problèmes d'intégrité que les puits verticaux du Colorado et de la Pennsylvanie. La plupart des puits présentant des problèmes d'intégrité ont subi des fuites internes au système de puits qui ne se sont pas échappées dans les eaux souterraines. Les tests autour des puits pour les indicateurs de fuite de gaz dans les eaux souterraines ne sont pas une pratique répandue, mais 3,0 % des puits du Colorado testés et 0,1 % des puits du Nouveau-Mexique testés présentaient des caractéristiques qui les rendaient sensibles aux fuites à l'extérieur du puits.

« Il est important de noter qu'un problème d'intégrité n'implique pas que des fluides ont fui à l'extérieur d'un puits de pétrole et de gaz et ont créé un risque de contamination des eaux souterraines, " dit Rajaram. " Dans le Colorado, par exemple, la plupart des puits à risque de contamination des eaux souterraines sont des puits verticaux plus anciens qui ont été construits avec des tubages de surface courts qui ne protègent pas les aquifères souterrains plus profonds qui ont ensuite été désignés comme ressources en eau. Les puits avec des pressions de tubage de surface élevées peuvent être identifiés et corrigés pour éviter les problèmes d'intégrité. "

Les chercheurs affirment que les résultats de l'étude démontrent la valeur des programmes de test de puits à l'échelle de l'État. Ils mettent également en évidence les défis de l'interprétation des données d'essai de puits interjuridictionnelles disparates et suggèrent la nécessité d'un protocole d'essai de puits standardisé complet. Les chercheurs ont recommandé l'adoption d'un protocole de test standardisé [pour] assurer la compatibilité des résultats des tests de différentes juridictions, permettre l'établissement de critères uniformes pour identifier les problèmes d'intégrité des puits, et faciliter la compilation des résultats des tests.

« La surveillance de l'intégrité des puits de pétrole et de gaz en fonction de la pression du tubage de surface ou des mesures de débit d'évent du tubage est relativement bon marché et aide à identifier les puits problématiques à un stade précoce et à y remédier, " a déclaré Rajaram. " Rendre les données de ces efforts de surveillance ouvertement disponibles et facilement accessibles aide vraiment :cela ajoute un niveau de transparence pour informer toutes les parties prenantes sur les risques de contamination potentiels, et aide à signaler les puits dont l'intégrité est potentiellement compromise et à les réparer avant qu'une fuite ne se produise. »

L'équipe recommande également que les recherches futures continuent d'agréger et d'analyser ce type de données, pour mieux éclairer la prise de décision des parties prenantes.