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Fracking

Fracking

La fracturation hydraulique ou fracturation géotechnique est l'exploitation de la pression d'un fluide, typiquement de l'eau, pour créer et ensuite propager une fracture dans une couche de roche dans le sous-sol. La fracturation est réalisée après un forage dans une formation rocheuse contenant des hydrocarbures (pétrole ou gaz naturel). L'objectif est d'augmenter la perméabilité. L'amélioration de la perméabilité améliore la production de pétrole ou de gaz contenu dans le sous-sol et augmente son taux de récupération.

Les fractures hydrauliques dans les roches peuvent être à la fois naturelles et créées par les humains; ils sont créés et agrandis par la pression du fluide contenu dans la fracture. Les fractures hydrauliques naturelles les plus courantes sont les dykes et les couches de torons, en plus des fissures causées par la glace dans les régions à climat froid. Les fractures artificielles sont profondément induites à des niveaux précis de roche dans les champs de pétrole et de gaz. Ils sont répandus par pompage du fluide sous pression, puis maintenus ouverts en introduisant du sable, du gravier, des microsphères de céramique comme matériau de remplissage perméable. De cette façon, les fractures créées ne peuvent pas être fermées lorsque la pression de l'eau est insuffisante.

Applications de simulation

La technique de la fracturation hydraulique est utilisée pour augmenter ou rétablir la vitesse d'extraction des fluides tels que le pétrole, le gaz et l'eau, y compris les dépôts non conventionnels tels que le charbon ou les roches bitumineuses. Fracturation permet l'extraction d'hydrocarbures à partir de roches perméables (par exemple, le calcaire compact, de grès et d'argile cimentés), qui autrement circuler dans des quantités telles à permettre l'extraction à un taux économiquement viable.

Par exemple, la fracturation permet l'extraction du gaz naturel des roches bitumineuses, un matériau extrêmement imperméable.

Les fractures induites augmentent la perméabilité de la roche autour du puits, augmentant le débit d'extraction.

Bien que le principal usage industriel de la fracturation hydraulique soit de stimuler l'extraction de combustibles fossiles, le pétrole et le gaz naturel, il est également utilisé:

  • dans la construction de puits d'eau.
  • pour préparer les roches pour le forage minier

     

  • faire des processus pour réduire les pertes (généralement des fuites d'hydrocarbures)
  • Jeter les fuites en les injectant dans des formations rocheuses appropriées
  • comme une méthode pour mesurer les tensions dans la croûte terrestre.

Méthodologie de la fracturation hydraulique

Une fracture hydraulique est créée en pompant le fluide de fracturation dans le puits, avec une pression suffisante pour surmonter le gradient de fracture de la roche. Cela provoque une ou plusieurs fissures dans lesquelles le fluide pénètre, provoquant une extension supplémentaire. Pour maintenir la fissure ouverte après l'interruption du fluide de pompage, un matériau solide est ajouté. Ce matériau est appelé un agent de support. Normalement, ce matériau est composé de granules sélectionnés de sable quartzeux ou de microsphères céramiques. Ce matériau ajouté dans les fractures causées par la fracturation empêche la fermeture complète de la perte de pression, en préservant un passage de haute perméabilité pour le fluide fossile sera extrait.

Fracture hydraulique - Fracking Le forage d'un trou produit des copeaux de roche et des débris qui peuvent glisser dans les fissures et les pores du puits de forage, obturant partiellement la fosse et la réduction de la perméabilité: fracturation hydraulique peut restaurer un Flux suffisant d'extraction du dépôt. Pour cette raison, il est une mesure standard dans tous les puits dans les roches à faible perméabilité, et environ 90% de tous les puits de gaz naturel aux États-Unis utilisent la fracturation hydraulique pour produire du gaz à un prix compétitif.

Le fluide injecté dans les puits de fracturation peut être de l'eau, du gel, de la mousse ou du gaz comprimé, tel que de l'azote, du dioxyde de carbone ou de l'air simple. Divers types de matériaux d'entretien solides sont également utilisés: généralement du sable, mais aussi du sable avec des revêtements de résine ou des sphérules en céramique.

Pour détecter la taille et l'orientation des fractures dues, on effectue une surveillance microsismique pendant le pompage de la fracturation, l'installation de réseaux de géophones dans les puits adjacents. En cartographiant les microsystèmes en raison de la croissance des fractures, nous pouvons déduire la géométrie approximative des fractures. D'autres informations importantes sur les contraintes induites dans les roches sont obtenues en plaçant des matrices inclinométriques.

L'équipement de fracturation standard utilisé dans les champs pétroliers comprend un mélangeur dynamique, une ou plusieurs pompes haute pression à haut débit (généralement des pompes triples ou quintuples) et une unité de surveillance sismique. D'autres matériaux nécessaires sont les réservoirs, les tuyaux haute pression, les unités d'additif et les manomètres pour contrôler la pression, le débit et la densité du fluide pendant l'injection. Les valeurs de pression et de débit du fluide varient considérablement dans les différentes phases: l'injection commence à basse pression et le débit est également de 265 litres par minute. Dans la phase de contrainte, la pression augmente jusqu'à 100 MPa et le débit diminue progressivement.

Histoire de la fracturation hydraulique

La technique d'amélioration de la productivité d'un puits de pétrole par fracturation remonte aux années 1860. En Pennsylvanie, avec l'utilisation de la nitroglycérine, la production de certains puits forés dans des roches solides a été améliorée.

Technologie fracturant en appliquant une pression sur la roche en utilisant le fluide hydraulique, pour stimuler l'approvisionnement en pétrole des champs moins productifs eu lieu aux États-Unis en 1947 par Stanolind Oil and Gas Corporation dans le domaine Hugoton Kansas. La première société à breveter une technique de fracturation hydraulique fut la Haliburton Well Cement Oil Company en 1949. Cette pratique, compte tenu de l'augmentation de la production qu'elle entraîna, se propagea rapidement pour la première fois dans toute l'industrie pétrolière américaine. UU et puis tout le monde.

Risques environnementaux dérivés de la fracturation hydraulique

La fracturation hydraulique est surveillée à l'échelle internationale en raison de préoccupations au sujet des risques de contamination chimique des eaux souterraines et de l'air. Dans certains pays, l'utilisation de cette technique a été suspendue ou même interdite.

En Mars 2014, la revue Endocrinology a publié un article sur l'exploitation minière dans le Colorado, intitulé « Activités des récepteurs des oestrogènes et des produits chimiques de fracturation hydraulique et androgènes surface et les eaux souterraines dans une région de forage à haute densité » ... Les chercheurs ont analysé les eaux du comté de Garfield, au Colorado, où les puits de gaz de schiste sont très présents. L'échantillonnage a montré que même la présence de «concentrations modérées» de produits chimiques dans les fluides utilisés pour faire de la fracturation avait le potentiel d'interférer avec le fonctionnement hormonal normal. L'un des collaborateurs de l'étude, Christopher Kassotis, soutient que les niveaux élevés d'altération du fonctionnement des hormones sont liés à l'infertilité, au cancer et aux dommages à la naissance.

Risques sismiques dérivés de la fracturation hydraulique

Les techniques de microfracturation hydraulique des sédiments peuvent, dans certains cas, générer une micro-sismicité induite très localisée. L'intensité de ces microsismes est généralement assez limitée, mais il peut y avoir des problèmes locaux de stabilité du sol lorsque les sédiments sont peu profonds.

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Dernier examen: 23 mars 2018