Géophysique et Forage
La géophysique et le forage sont des éléments essentiels dans le développement de nouvelles capacités de stockage souterrain de gaz naturel.
La géophysique
La géophysique étudie les caractéristiques physiques de la structure du sous-sol et de l’ensemble du globe terrestre en utilisant des techniques de mesures indirectes, notamment la gravimétrie, le géomagnétisme, la sismologie, la résistivité, la sismique réflexion et la sismique réfraction.
La principale technique de géophysique utilisée dans la recherche de réservoirs souterrains pour le stockage du gaz naturel, ainsi que dans l’exploration pétrolière et gazière, est la sismique réflexion. C’est une méthode de prospection qui visualise les structures géologiques en profondeur grâce à l’analyse des échos d’ondes sismiques.
La méthodologie de la sismique réflexion
La sismique réflexion utilise la réflexion des ondes sur les interfaces entre plusieurs niveaux géologiques. Les ondes émises se propagent et sont en partie réfléchies à chaque limite de couches de roches ayant des vitesses et des densités différentes. Elles sont captées par des récepteurs en surface, des hydrophones en mer ou des géophones sur terre.
La source de l’onde élastique est habituellement constituée d’un ou de plusieurs vibrateurs travaillant à la surface. Les ondes de retour enregistrées sont en général assez complexes. Elles incluent un signal lié directement à la source des ondes, un signal lié aux réflexions en sous-sol et un signal associé à certaines réfractions.
Le temps de retour de l’onde sismique permet de situer la position de cette transition dans l’espace. L’amplitude de l’onde peut apporter des renseignements sur certains paramètres physiques des milieux en contact. Cependant, en raison de l’atténuation rapide des hautes fréquences dans le sous-sol, la profondeur d’investigation diminue rapidement en fonction de la fréquence centrale de la source utilisée.
Le signal associé à la source inclut en général des ondes de compression, des ondes de cisaillement ainsi que des ondes de surface. Ces deux derniers types d’ondes sont généralement éliminés lors du traitement des données.
L’interprétation des données
L’interprétation par les géologues et les géophysiciens consiste à suivre ce caractère le long des lignes sismiques. L’interprétation d’un profil sismique est délicate du fait que l’on ne sait pas, a priori, quelle est la nature des surfaces qui réfléchissent les ondes, ni leur profondeur précise. En effet, les données recueillies sont les temps d’aller-retour des ondes (temps double). Ces temps devront ensuite être convertis en des profondeurs, exploitables pour implanter un forage par exemple. Ces conversions sont délicates, car elles dépendent de la vitesse de propagation des ondes dans les différentes roches traversées. Ces vitesses ne sont pas toujours connues, ce qui implique de nombreuses hypothèses.
À partir des profils sismiques obtenus, les spécialistes parviennent à obtenir une idée de la structure associée à la couche sédimentaire. Si cette couche sédimentaire possède un réservoir poreux et que sa structure locale a les caractéristiques d’un anticlinal, alors elle a un bon potentiel pour contenir des hydrocarbures ou les emmagasiner.
Ainsi, les études sismiques peuvent fournir une image de la structure du sous-sol, et même dans certains cas renseigner sur la nature et les propriétés de certaines couches sédimentaires d’intérêt économique. Ces technologies permettent de dresser des cartes en trois dimensions du sous-sol, avec une résolution de l’ordre de la dizaine de mètres. Le coût des études sismiques est ainsi largement compensé par la diminution du nombre de forages de prospection, et par l’augmentation de leur taux de succès.
Intragaz a éprouvé ces techniques depuis de nombreuses années et améliore en permanence son savoir-faire, grâce à un maintien des compétences de haut niveau, à une amélioration constante de son matériel et à une collaboration active avec des centres de recherche scientifique.
Le forage
La recherche de sites de stockage de gaz naturel ou de prospection d’hydrocarbures doit passer par une étape indispensable : le forage.
Pour créer des sites de stockage souterrain de gaz naturel ou rechercher des hydrocarbures, il faut d’abord faire de l’exploration, c’est-à-dire rechercher les endroits où l’architecture du sous-sol recèle des structures favorables. Cette exploration passe nécessairement par la réalisation de forages, ou puits.
Les techniques modernes de forage permettent de forer en déviation à partir d’un seul point. Les puits peuvent simplement être déviés ou réellement horizontaux.
L’intérêt de ces puits horizontaux est d’optimiser la surface d’échange entre le puits et la roche-réservoir. Le drain étant beaucoup plus long dans la roche-réservoir, les puits horizontaux peuvent avoir une productivité jusqu’à dix fois supérieure aux puits verticaux.
Intragaz a développé une grande expertise dans les forages horizontaux en réalisant, au site de stockage de Saint-Flavien, plus de huit kilomètres de drains horizontaux avec six puits, lesquels ont permis d’accroître avec succès la capacité d’entreposage.