Une approche technologique intégrée réduit le coût des forages géothermiques
L’énergie géothermique est une ressource à faible émission de carbone susceptible de répondre à nos besoins futurs en matière de chauffage, de refroidissement et d’électricité. Malgré son potentiel, l’énergie géothermique peine à avoir un impact significatif en raison des coûts perçus associés aux opérations de forage et de la longueur de son cycle de développement. «Le processus de forage géothermique proprement dit est à forte intensité de capital, représentant souvent jusqu’à 50 % du coût total lors de la planification d’un projet géothermique. Les coûts associés sont extrêmement plus élevés dans les systèmes géothermiques améliorés (EGS, pour «enhanced geothermal system») en raison de l’augmentation des distances de forage, des délais de mise en route et des environnements difficiles», explique Namrata Kale, coordinatrice du projet Geo-Drill, financé par l’UE. La technologie EGS est un processus visant à améliorer la perméabilité des formations géologiques, en développant les réseaux de fractures et les voies de passage des fluides, ce qui permet à l’eau injectée d’être chauffée naturellement lorsqu’elle traverse les fractures.
Un marteau de fond de puits fiable et peu coûteux
L’équipe du projet Geo-Drill a mis au point un marteau de fond de puits (DTH, pour «down-the-hole») qui fonctionne avec un système de soupape innovant, offrant une meilleure durabilité, y compris en termes de performances. Contrairement aux marteaux traditionnels entrainés par des fluides, le marteau DTH de Geo-Drill est actionné par des oscillateurs fluidiques bistables qui permettent des tolérances beaucoup plus grandes au niveau du mécanisme de percussion. «Notre nouveau marteau fait preuve d’une fiabilité accrue, en surmontant un certain nombre de problèmes associés aux marteaux air/fluide traditionnels, grâce à la réduction du nombre de pièces internes sujettes à des taux élevés d’usure ou de défaillance», fait remarquer Namrata Kale.
Améliorer les capteurs de surveillance et l’ingénierie des matériaux
Les chercheurs ont mis au point des capteurs robustes et peu coûteux, imprimés en 3D, qui fournissent des données en temps réel sur les opérations de forage, notamment sur les interactions trépan/roche, l’énergie d’impact et la fréquence des coups. Combinées aux relevés des capteurs et à un système fondé sur les connaissances, les simulations de maintien de l’écoulement permettent d’optimiser les paramètres de forage et les performances en matière de transport des débris. Le développement de revêtements en graphène a contribué à l’amélioration globale et à la longue durée de vie des composants de forage, en leur conférant des propriétés accrues d’adhésion et de dispersion du substrat ainsi qu’une meilleure résistance à l’abrasion, à l’érosion, à la corrosion et aux impacts.
Des technologies soumises à des essais rigoureux
Les technologies développées tout au long du projet Geo-Drill ont été soumises à des essais de laboratoire à grande échelle, dans des conditions de réservoir réalistes, à l’aide du simulateur de forages et de géofluides in situ de l’International Geothermal Centre (IEG), en Allemagne. «Nous avons mis au point une technologie globale qui offre une méthodologie sûre, économique et efficace pour un forage géothermique à haute performance. L’objectif global du projet consiste à atteindre une réduction de 60 % des coûts de forage», indique Namrata Kale. «Contrairement à la plupart des systèmes de forage, notre approche intégrée de l’outillage interne au puits simplifie les aspects liés à l’approvisionnement et à la logistique, aussi bien pour les promoteurs que pour les entrepreneurs. Le fait de veiller à ce que tous les équipements expédiés sur un site de forage soient entièrement compatibles représente un atout majeur, qui se traduit par une réduction des délais d’exploitation», conclut Namrata Kale.
Mots‑clés
Geo-Drill, forage géothermique, approche intégrée, énergie géothermique, marteau DTH, oscillateur fluidique, surveillance, revêtement
