Mémoire descriptif

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DEMANDE D'OUVERTURE DE TRAVAUX
MINIERS DE RECHERCHE
GEOTHERMIQUE DE VENDENHEIM
PER DE STRASBOURG
Pièce n°2 : Mémoire descriptif
Article 6, alinéas 2 et 3 du décret n° 2006-649 du 2 Juin 2006 relatif aux travaux
miniers, aux travaux de stockage souterrain et à la police des mines et des
stockages souterrains
- COMMUNE DE VENDENHEIM COMMUNAUTE URBAINE DE STRASBOURG
SOMMAIRE
1.
RESUME TECHNIQUE DES TRAVAUX ........................................................................................................ 9
1.1
1.2
1.3
2.
IDENTIFICATION ET EVALUATION DU RESERVOIR GEOTHERMIQUE ........................................................................... 11
MISE EN EXPLOITATION DE LA DECOUVERTE GEOTHERMIQUE ................................................................................ 12
VALORISATION DU FLUIDE GEOTHERMIQUE ....................................................................................................... 12
COMPETENCES HUMAINES ET SAVOIR-FAIRE PORTANT LE PROJET ....................................................... 15
2.1 FONROCHE GEOTHERMIE .............................................................................................................................. 15
2.1.1
Equipe Géosciences ....................................................................................................................... 15
2.1.2
Equipe Forage ................................................................................................................................ 16
2.1.3
Equipe Surface ............................................................................................................................... 16
2.2 PARTENARIAT INDUSTRIEL DEDIE AU FORAGE ..................................................................................................... 17
2.2.1
Herrenknecht Vertical.................................................................................................................... 18
2.2.2
H Anger’s Söhne ............................................................................................................................ 18
2.3 PARTENARIATS ACADEMIQUES ........................................................................................................................ 19
3.
CONTEXTE JURIDIQUE DE LA PRESENTE DEMANDE ............................................................................... 21
3.1
3.2
4.
DEFINITION ET RAPPEL .................................................................................................................................. 21
CONTEXTE GEOGRAPHIQUE ET IMPLANTATION DU PER........................................................................................ 22
LOCALISATION DU PROJET DE FORAGE GEOTHERMIQUE ...................................................................... 25
4.1 DESCRIPTION DU SITE D’IMPLANTATION ............................................................................................................ 25
4.2 OBJECTIFS GEOLOGIQUES .............................................................................................................................. 29
4.2.1
Géologie du Fossé Rhénan............................................................................................................. 29
4.2.2
Etudes sous-sol réalisées par Fonroche Géothermie ..................................................................... 32
4.2.3
Exploration géophysique : Interprétation des données existantes ................................................ 47
4.2.4
Modèle géologique ........................................................................................................................ 52
4.2.5
Synthèse lithostratigraphique et thermique prévue sur le projet de Vendenheim ........................ 53
4.2.6
Trajectoires prévisionnelles des puits du doublet géothermique .................................................. 56
4.2.7
Evaluation du comportement des formations géothermiques ...................................................... 58
4.3 DEFINITION DU PERIMETRE DE PROTECTION....................................................................................................... 61
5.
PROGRAMME DES TRAVAUX RELATIFS AU FORAGE GEOTHERMIQUE ................................................... 67
5.1 PLANNING GLOBAL PREVISIONNEL ................................................................................................................... 67
5.2 TRAVAUX PREALABLES................................................................................................................................... 67
5.3 CONTEXTE GENERAL ..................................................................................................................................... 70
5.4 PROGRAMME DES TRAVAUX DE LA PHASE DE FORAGE .......................................................................................... 71
5.4.1
Installation du forage .................................................................................................................... 71
5.4.2
La phase de forage ........................................................................................................................ 71
5.4.3
Les tests du réservoir ou essais de production .............................................................................. 87
5.4.4
Dispositifs de détection des émissions de gaz ............................................................................... 92
5.4.5
Surveillance micro-sismique .......................................................................................................... 93
5.4.6
Opérations de nettoyage ............................................................................................................... 94
5.4.7
Remise en état des lieux ................................................................................................................ 95
5.4.8
Arrêt des travaux ........................................................................................................................... 95
5.5 ESTIMATION DU COUT TOTAL ....................................................................................................................... 100
5.6 LES EQUIPES DE TRAVAIL .............................................................................................................................. 101
Demande d’ouverture de travaux miniers de recherche géothermique de Vendenheim
Pièce 2 : Mémoire descriptif
3
²
5.6.1
5.6.2
6.
Fonroche géothermie .................................................................................................................. 101
Interventions d'entreprises extérieures ....................................................................................... 101
ACTIVITE DE FORAGE........................................................................................................................... 107
6.1 PRINCIPE DE REALISATION DU FORAGE ............................................................................................................ 107
6.2 DESCRIPTION DES EQUIPEMENTS DE FORAGE ................................................................................................... 107
6.2.1
Spécifications du rig lourd géothermie ........................................................................................ 107
6.2.2
Composition du Bloc d'Obturation du Puits ................................................................................. 109
6.2.3
Spécification de l'équipement ..................................................................................................... 110
6.3 PROGRAMMES DE FORAGE ........................................................................................................................... 110
6.4 CONTROLE GEOLOGIQUE ............................................................................................................................. 112
6.4.1
Objectif ........................................................................................................................................ 112
6.4.2
Echantillonnage ........................................................................................................................... 112
6.4.3
Carottage .................................................................................................................................... 112
6.4.4
Mesures en continu ..................................................................................................................... 112
6.5 DIAMETRES DU FORAGE ET CUVELAGE ............................................................................................................ 113
6.5.1
VDH-GT1 ...................................................................................................................................... 113
6.5.2
VDH-GT2 ...................................................................................................................................... 114
6.5.3
Impact de dilatation thermique après cimentation..................................................................... 115
6.5.4
Mesures de prévention contre la corrosion ................................................................................. 115
6.6 CIMENTATION ........................................................................................................................................... 116
6.6.1
Mise en place de la cimentation .................................................................................................. 116
6.6.2
Programme de cimentation......................................................................................................... 117
6.6.3
Contraintes thermiques sur les ciments ...................................................................................... 119
6.6.4
Contrôle de la cimentation .......................................................................................................... 120
6.7 FLUIDES DE FORAGE.................................................................................................................................... 121
6.7.1
Propriétés des fluides de forage .................................................................................................. 121
6.7.2
Les fluides à base d’eau ............................................................................................................... 122
6.7.3
Programme et composition de la boue ....................................................................................... 123
6.8 TRAITEMENT DES DEBLAIS ET TRAITEMENT DES BOUES ....................................................................................... 124
6.8.1
Circuit de la boue ......................................................................................................................... 124
6.8.2
Traitement de la boue ................................................................................................................. 125
6.8.3
Traitement des déblais ................................................................................................................ 126
6.9 DIAGRAPHIES ............................................................................................................................................ 127
6.9.1
Wireline/Diagraphies au câble .................................................................................................... 127
6.9.2
Logging While Drilling (LWD) et Measurement while Drilling (MWD) ........................................ 128
6.10
PROFIL SISMIQUE VERTICAL ..................................................................................................................... 128
7.
METHODES D’EXPLOITATION ENVISAGEES .......................................................................................... 129
7.1 EXPLOITATION DU GITE GEOTHERMIQUE ......................................................................................................... 129
7.2 EXPLOITATION EN SURFACE .......................................................................................................................... 130
7.2.1
Principes de valorisation.............................................................................................................. 130
7.2.2
La protection environnementale au cœur du projet .................................................................... 135
4
ANNEXES ............................................................................................................................................................
ANNEXE 1 : COURRIER DE BROWNFIELD A FONROCHE GEOTHERMIE .................................................................................
ANNEXE 2 : REFERENCE FORAGES GEOTHERMIQUE HAS .................................................................................................
ANNEXE 3 : REFERENCES FORAGE D’EAU HAS ..............................................................................................................
ANNEXE 4 : REFERENCES APPAREIL TI350 ...................................................................................................................
ANNEXE 5 : LISTE NON EXHAUSTIVE DES ENTREPRISES INTERVENANTES ..............................................................................
ANNEXE 6 : MONTAGE TETE DE PUITS ET BOP ..............................................................................................................
ANNEXE 7 : LISTE DES EQUIPEMENTS DU RIG.................................................................................................................
5
²
LISTE DES ILLUSTRATIONS
Figure 1 : Carte synthétique du potentiel d'utilisateurs de chaleur à proximité de la parcelle de «Vendenheim» 10
Figure 2 : Carte du PER de Strasbourg __________________________________________________________ 23
Figure 3 : Position géographique du projet - parcelle chantier _______________________________________ 25
Figure 4 : Photo de la zone d’implantation (Fonroche) _____________________________________________ 26
Figure 5 : Situation de la parcelle dédiée au projet ________________________________________________ 26
Figure 6 : La raffinerie de Reischett-Vendenheim (CNDP-CRDP) ______________________________________ 27
Figure 7: Situation de la zone d'implantation du puits sur la parcelle d'implantation du projet _____________ 28
Figure 8 : Situation structurale du Fossé Rhénan __________________________________________________ 29
Figure 9: Coupe verticale du Fossé Rhénan_______________________________________________________ 30
Figure 10: Stratigraphie du Fossé Rhénan d'après Richard et Weisgerber (1985) ________________________ 31
Figure 11 : Situation des forages de Cronenbourg, Gambsheim et Kilstett par rapport à la zone d’implantation
de Vendenheim sur un fond IGN au 1/ 25 000 ____________________________________________________ 33
Figure 12 : Fiche récapitulative du forage de Cronenbourg (CGR1) ____________________________________ 37
Figure 13: Fiche récapitulative du forage de Kilstett 1 (Rapport de fin de sondage KIL1)___________________ 40
Figure 14: Fiche récapitulative du forage de Gambsheim ___________________________________________ 42
Figure 15 : Carte des puits profonds à proximité du PER de Strasbourg ________________________________ 43
Figure 16 : Carte de localisation des puits profonds sur la zone élargie du PER de Strasbourg ______________ 45
Figure 17 : Plan de position des lignes géophysiques retraitées et interprétées sur Vendenheim ____________ 49
Figure 18 : Etapes du travail d’interprétation sismique _____________________________________________ 50
Figure 19 : Représentation en couleurs equi- de la carte d'anomalie de Bouguer (gauche) et carte de champ
gravimétrique (droite) _______________________________________________________________________ 51
Figure 20 : Représentation normale du champ magnétique (gauche) et en couleurs équi-réparties (droite) ___ 51
Figure 21 : Schéma structural au droit de Vendenheim (Fonroche Géothermie) _________________________ 53
Figure 22 : Schéma d'implantation d'un doublet géothermique sur le secteur de Vendenheim (vue 3D) ______ 57
Figure 23 : Schéma d'implantation des puits producteur (rouge) et injecteur (bleu) dans la cible géothermique 58
Figure 24 : Présentation des couches intégrées dans le modèle Feflow de Vendenheim ___________________ 59
Figure 25 : Présentation de la géométrie en 3D du modèle de Vendenheim sous Feflow __________________ 60
Figure 26 : Situation du doublet géothermique de Vendenheim dans la faille et la zone endommagée ______ 61
Figure 27: Définition du périmètre de protection __________________________________________________ 63
Figure 28 : Schéma d’une surface à portance renforcée (35 t/m2) pour accueillir les semelles de l'appareil de
forage situées de part et d'autre d'une cave simple ________________________________________________ 68
Figure 29 : Exemple d'atelier de forage _________________________________________________________ 71
Figure 30 : Principaux éléments composant un Rig ________________________________________________ 72
Figure 31 : Vue générale des trajectoires des puits producteur (rouge) et injecteur (vert) de Vendenheim ____ 74
Figure 32 : Protocole de la gestion du risque associé à la sismicité induite ______________________________ 94
Figure 33 : Exemple d’outil de réparation : mis en place d’un patch déformable pour l’obturation interne d’une
fuite sur un casing __________________________________________________________________________ 95
Figure 34 : Schéma de principe de l'emplacement des bouchons _____________________________________ 99
Figure 35 : Organigramme du personnel présent sur le RIG ________________________________________ 105
Figure 36 : Caractéristiques principales du rig ___________________________________________________ 108
Figure 37 : Système d’injection d’inhibiteurs (BRGM) _____________________________________________ 116
Figure 38 : Caractéristiques des ciments utilisables dans le cuvelage de surface ________________________ 119
Figure 39 : Schématisation du cycle du fluide sur un site de forage (Ogem Equipment) __________________ 125
Figure 40 : Exemple de flowchart de la réduction du taux de solides dans la boue ______________________ 126
Figure 41 Schéma de principe d'un échange thermique ____________________________________________ 130
6
Figure 42 : Profil horaire d'appel de puissance sur le réseau ____________________________________________ 133
Figure 43 Schéma de principe du procédé de cogénération géothermique __________________________________ 134
LISTE DES TABLES
Tableau 1 : Références de H Anger’s Söhne ______________________________________________________ 19
Tableau 2 : Coordonnées du périmètre du PER de Strasbourg ________________________________________ 22
Tableau 3: Coordonnées de la parcelle dédiée au projet de Vendenheim en RGF93 ______________________ 27
Tableau 4 : Synthèse des puits profonds sur la zone élargie du PER Strasbourg __________________________ 46
Tableau 5 : Composition chimique des gaz profonds dépressurisés sur les puits de Soultz-Sous-Forêts (Source :
BRGM) ___________________________________________________________________________________ 46
Tableau 6 : Prévisions de la présence de gaz sur les puits de Fonroche_________________________________ 47
Tableau 7 : Sélection des lignes existantes sur le PER de Strasbourg __________________________________ 48
Tableau 8 : Planning global prévisionnel de l'élaboration du doublet géothermique GT1 + GT2 _____________ 67
Tableau 9 : Caractéristiques d'un bassin tampon __________________________________________________ 69
Tableau 10 : Caractéristiques d'un bassin de rétention _____________________________________________ 69
Tableau 11 : Caractéristiques d'un bassin de test _________________________________________________ 69
Tableau 12 : Types de réactifs utilisés pour la stimulation chimique des réservoirs géothermiques __________ 89
Tableau 13 : Présentation des étapes d'une acidification standard ___________________________________ 92
Tableau 14 : Emplacement des dispositifs de détections d'émissions de gaz ____________________________ 92
Tableau 15 : Procédures d'abandon du puits _____________________________________________________ 98
Tableau 16 : Coût d'abandon du puits _________________________________________________________ 100
Tableau 17 : Estimation du coût total des puits producteur et injecteur _______________________________ 100
Tableau 18 : Caractéristiques des sous ensembles de BOP qui seront utilisés sur les différentes phases de forage
________________________________________________________________________________________ 110
Tableau 19 : Planning prévisionnel des deux forages VDH-GT1 et GT2 ________________________________ 111
Tableau 20 : Programme de cimentation _______________________________________________________ 118
Tableau 21 : Principaux additifs utilisés dans les fluides de forage (Economides et al., 1988) ______________ 122
Tableau 22 : Stock de sécurité d'additifs ________________________________________________________ 123
Tableau 23: Programme prévisionnel de diagraphies au câble ______________________________________ 127
Tableau 24 : Programme prévisionnel du MWD/LWD _____________________________________________ 128
7
²
8
1. RESUME TECHNIQUE DES TRAVAUX
Le 10 Juin 2013, le Permis Exclusif de Recherche Géothermie Haute Température dit de
« Strasbourg » a été accordé par Arrêté Ministériel à Fonroche Géothermie pour une durée
de 5 ans.
Ce périmètre a défini une zone au 100 000°, dite « gite régional », qui a été réalisé à partir :
-
des données de synthèse géothermique du BRGM,
des données de la synthèse du BRGM « CLASTIQ Bassin Rhénan »
des données forages et diagraphies obtenues auprès du BEPH et du BRGM,
des données de géostructures régionales.
Les premières études exploratoires ont permis d’identifier les formations géologiques et les
structures pouvant être potentiellement réservoir d’eau salée géothermique avec des
températures comprises entre 120 et 200°C.
La première conclusion de cette étude a été de se focaliser sur les zones de failles des
formations du Trias, du Permien, de l’interface avec le socle, ainsi qu’à moindre mesure une
partie des formations d’âge Jurassique (Grande Oolithe) ; ces formations présentent des
perméabilités répondant à la faisabilité technico-économique du projet.
Après le dépôt du PER, le travail de prospection s’est affiné grâce aux études réalisées au
cours des deux années de suivi administratif du dossier (thèse sur le potentiel géothermique
du Buntsandstein, rapport BRGM, données issues du pilote de Soultz-Sous-Forêts, GeORG,
travail de modélisation et d'interprétation…) et a précisé le potentiel géothermique sur le
PER de Strasbourg.
Ces différents travaux ont précisé les secteurs d'intérêts géothermiques, justifiant le dépôt
de la présente Demande d’Autorisation d'Ouverture de Travaux de forage sur la zone
d’implantation dite de "Vendenheim".
Cette zone d’implantation a ainsi été choisie en raison :
-
des températures importantes pouvant aller jusqu’à 200°C à une profondeur de
l'ordre de 4000 mètres,
de la présence de failles à proximité,
de réseaux chaleur à proximité
d’un nombre important de consommateurs chaleurs potentiels
La carte suivante synthétise la situation de la zone d’implantation de Vendenheim sur le
secteur de Strasbourg. Elle présente également la pertinence des consommateurs chaleurs
potentiels, ainsi qu’une zone tampon de 5 km autours de la zone d’implantation permettant
de se rendre compte des possibilités de raccordement pour la distribution de chaleur.
9
²
Figure 1 : Carte synthétique du potentiel d'utilisateurs de chaleur à proximité de la parcelle de «Vendenheim»
10
L’objectif de Fonroche Géothermie sur le secteur de Vendenheim est de réaliser un cluster
de 2 doublets géothermiques. Chacun des doublets géothermiques a pour objectif de
produire 350 m3/h à une température en tête de puits supérieure à 150°C.
Ces doublets géothermiques seront composés de deux drains suffisamment longs dans les
zones réservoirs pour générer la perméabilité nécessaire. Ainsi, le puits producteur puisera
le fluide chaud dans une faille principale et le puits injecteur réinjectera dans la même faille,
mais en conservant une distance de sécurité pour éviter un court circuit thermique.
Cette technique ne génère aucun rejet sur l’environnement de surface car le fluide prélevé
en sous sol est rejeté dans son aquifère d’origine. Cela permet également de maintenir la
pression du gisement et donc d’entretenir la pérennité de la ressource.
La réalisation du premier doublet géothermique sera articulée dans un premier temps par :
-
l'identification et l'évaluation du réservoir géothermique ;
la mise en exploitation de la découverte géothermique par la réalisation d'un second
forage ;
la valorisation du fluide géothermique.
Ces 3 étapes successives sont reprises dans les paragraphes suivants.
1.1 Identification et évaluation du réservoir géothermique
Le premier puits d’exploration sera foré pour exploiter les formations potentiellement
intéressantes pour la géothermie profonde (permettant un débit supérieur à 350 m3/h avec
des températures supérieures à 150°C en tête de puits) qui sont sur le secteur de
Vendenheim : le Buntsandstein, le Permien, le toit du socle.
Ces formations seront testées afin d'en évaluer au mieux le potentiel géothermique.
Ce premier forage recoupera également une faille majeure, ce qui permettra ainsi de drainer
ces différents aquifères.
Le système complexe de failles et de zones broyées par la faille sera foré en minimisant le
volume des pertes du fluide de forage qui a tendance à colmater les fractures et fissures
productrices du réservoir géothermal en raison de l’importance des déblais de roche
(cutting).
En fonction du débit naturel obtenu, il sera envisagé si nécessaire de nettoyer les fissures
naturelles de la roche qui pourraient être colmatées par un remplissage de cristallisation
calcique, barytine ou siliceuse, pour faciliter le passage du flux d’eau pour une exploitation
industrielle de la ressource géothermale. Ces nettoyages seront effectués selon un mode
opératoire bien maîtrisé, basé notamment sur l’expérience des forages d’eau potable.
Fonroche n’aura pas recours à la fracturation hydraulique.
11
²
1.2 Mise en exploitation de la découverte géothermique
Si la ressource géothermique est prouvée par le premier puits d’exploration et si celui-ci
répond aux critères de productivité nécessaire permettant une exploitation industrielle, un
deuxième puits sera foré.
La réinjection de l’eau salée géothermique refroidie après son passage dans le cycle
thermodynamique installé dans la centrale géothermique (température minimale de
réinjection de 60°C), sera effectuée dans la zone de faille. La cible de ce puits sera à une
distance d’environ 1000 m du puits de production afin d’éviter les court- circuits thermiques.
La trajectoire de ce deuxième puits sera précisée après l’étude structurale des formations
géologiques recoupées dans le premier puits et si nécessaire après l’enregistrement et
l’interprétation d’un profil sismique vertical (VSP). Cet enregistrement permet d’affiner
l'interprétation issue des mesures géophysiques réalisées en amont du 1er forage.
Comme pour le premier puits, des tests de productivité seront réalisés sur les formations
réservoirs afin d’identifier les potentialités d’accueil du fluide géothermique. Si les
caractéristiques du réservoir ne sont pas satisfaisantes, un nettoyage des fissures naturelles
sera appliqué à la roche afin d’augmenter sa perméabilité et donc sa capacité d’accueil.
1.3 Valorisation du fluide géothermique
Le fluide géothermique est exploité par cogénération afin de valoriser en surface deux
énergies : l’énergie thermique et l’énergie électrique.
Le fluide géothermique passe dans un premier échangeur afin de céder ses calories, sans
échange de masse (aucun contact physique entre les deux fluides), à un fluide de travail
thermodynamique qui se vaporise et entraîne une turbine afin de produire de l’électricité. La
température du fluide géothermique diminue donc, et l’énergie résiduelle peut être
maintenant valorisée au travers d’un deuxième échangeur, pour échanger ses calories
restantes à un fluide caloporteur (eau de ville, toujours sans mélange physique entre les
fluides) alimentant les différents consommateurs d’énergie thermique.
L’énergie thermique sera valorisée notamment sur :
-
12
le réseau du Wacken à Strasbourg,
Les réseaux du Ried et de l’Ill suivant leurs besoins
Les différents réseaux de chauffage par interconnexions
Le Port Autonome de Strasbourg
Le Port de Kehl
L’industriel Lanxess
Les Ecoquartiers en construction sur la commune de Strasbourg, et à proximité de
l’implantation
Des études poussées ont été réalisées par nos ingénieurs thermodynamiciens et thermiciens
afin d’approcher au plus près la quantité d’énergie géothermique valorisable. L’étude a été
réalisée « heure par heure », sur les données climatiques de la station météorologique de
Strasbourg sur l’année 2006.
Ces besoins étant variables sur une année, et au sein même d’une journée, il convient
d’adapter le fonctionnement du cycle thermodynamique afin d’assurer à chaque instant la
température nécessaire à la couverture des besoins du réseau.
La valorisation d’énergie thermique est très vertueuse :
-
économique : 30% moins cher que le gaz naturel
stable : entièrement décorrélée des énergies fossiles et donc peu sujette aux
inflations diverses
100% renouvelable
vertueuse : émission atmosphérique de 0 g CO2/kWhth valorisée
disponible 8400 heures par an contrairement aux autres énergies renouvelables
nettement plus intermittentes
Afin d’augmenter la performance de ce système de production, il est possible d’améliorer en
fonction des besoins le procédé grâce à :
-
-
la valorisation de l’énergie de condensation (basse température 30°C) par
l’intermédiaire de pompes à chaleur haute température. Ce système augmente de
manière significative la part d’énergie renouvelable dans le mix énergétique du
réseau.
la production d’eau froide à partir de la chaleur résiduelle du fluide géothermique
par l’intermédiaire de groupes à absorption. En été, lorsque les besoins en chaleur
sont minimes, et les besoins en climatisation importants, la production de froid
géothermique apparaît comme une solution pertinente.
Energie électrique
6 MW – 50 000 MWhel
Energie géothermique
40 MW – 335 000 MWhth
Cogénération géothermique
Energie thermique haute
température
17 MW – 145 000 MWhth
Energie thermique de
condensation
25 MW – 210 000 MWhth
Les puissances et énergies annoncées sont des valeurs potentielles et peuvent être amenées à
évoluer en fonction des demandes énergétiques des consommateurs.
13
²
La puissance géothermique globale de l'installation, pour la production électrique et
thermique est d'environ 40MWth pour une production totale de 335 000 MWhth. En fonction
des demandes thermiques des consommateurs des réseaux de chaleur existants ; les
productibles potentiels sont 6 MWel pour une production électrique maximale de 50 000
MWhel, et 17 MWth à haute température (143 000 MWhth) et 25MWth d’énergie de
condensation valorisable, soit 210 000 MWhth.
Le cluster géothermique permettra d’économiser 172 000 t/an de CO2 et d’effacer 60 540
TEP/an et aura donc un impact très positif sur le climat, sur l’indépendance énergétique de
la France et sur les réductions d’énergie fossile.
14
2. COMPETENCES HUMAINES ET SAVOIR-FAIRE PORTANT LE PROJET
L’expérience d’une société est composée de ses ressources humaines (détenant le savoir
faire), de sa méthodologie industrielle et de ses partenariats.
2.1 Fonroche Géothermie
Fonctionnant comme un bureau d'études, Fonroche Géothermie est composée de 3 équipes
complémentaires, en lien étroit et permanent :
-
équipe d’ingénierie Géosciences : définition du potentiel géothermique du soussol
équipe Forage
équipe Thermique
Les objectifs communs de ces 3 équipes sont la prospection, l'exploration et l'exploitation de
gîtes géothermiques en adéquation avec le principe de cogénération associant la densité
d'utilisateurs de chaleurs en surface et la production d'électricité.
Fonroche géothermie a développé les compétences en interne et s'appuie également sur
des partenariats académiques, d’ingénierie et industriels nécessaires.
Directeur Fonroche Géothermie : Ingénieur civil des Mines, 12 ans d’expérience dans le
forage d’exploration et de production pétrolière à l’international, et 14 ans d’expérience
dans l’innovation et le développement des énergies renouvelables en France.
2.1.1 Equipe Géosciences
Responsable Equipe géosciences - Ingénieur Hydrogéologue Réservoir / Structuraliste :
Ingénieure Ecole Nationale Supérieure de Géologie, 10 ans d’expérience groupe TOTAL,
hydrogéologue, géologue de recherche et géologue de forage profond.
Hydrogéologue sédimentaire : Docteur en hydrogéologie de l’Université de Padoue (Italie),
20 ans d’expérience en hydrogéologie des aquifères multicouches et des bassins
sédimentaires profonds (exploration pétrolière).
Hydrogéologue socle : Mastère spécialisé « Gestion de l’eau » AgroParisTech-ENGREF
(labélisé IPEF) à Montpellier et Master « Géo technologie environnementale » de l’Université
de Poitiers.
Géologue structuraliste : Géologue ressource minière, ENAG – BRGM, option géologie et
Master 2 « Sciences de la terre » de l’Université Rennes 1.
Ingénieur géophysicien : Ingénieure diplômée de l'Ecole et Observatoire des Sciences de la
Terre (EOST) à Strasbourg, spécialisée en Géophysique. Expérience de 6 ans en
15
²
caractérisation sismique des réservoirs (Beicip-Franlab) et en surveillance microsismique
(Magnitude).
Doctorant Modélisation des Echanges thermiques Réservoir : Hydrogéologue Institut
Polytechnique de Bordeaux, et Master 2 « Hydrogéologie » de l’Université de l’ENSEGID.
Doctorant Etude des réservoirs géothermiques de socle : Géologue structuraliste, Master
Sciences de la Terre, Géophysique, Géologie et Dynamique des systèmes terrestres à
l’université de Strasbourg
2.1.2 Equipe Forage
Ingénieur conception forage : Ingénieur de l’Université de Technologie de Troyes en
conception de système mécanique et management environnemental.
Ingénieur opération forage : Ingénieur de Centrale Lyon, 4 ans d'expérience comme
ingénieur forage chez Schlumberger, spécialisé en déviation de puits.
Ingénieur senior conception forage : Ingénieur de Centrale Paris, 35 ans d’expérience à
diverses positions de direction opérationnelle et technique chez Pride – Forasol, contracteur
de forage profond international.
Ingénieur forage : Consultant senior attaché au développement long terme, intervention
prévue à partir de la préparation des programmes de work over et forage jusqu’au test.
Superviseur forage / work over : Consultant senior attaché au développement long terme,
intervention prévue à partir de la préparation des programmes de work over et forage
jusqu’au test.
Superviseur forage / work over : Consultant senior attaché au développement long terme,
intervention prévue à partir de la préparation des programmes de work over et forage
jusqu’au test.
Ingenieur / Superviseur forage / work over : Consultant senior attaché au développement
long terme, intervention prévue à partir de la préparation des programmes de work over et
forage jusqu’au test.
Qualité / Sécurité : Ingénieur chargé de la coordination SPS (HSE), intervention prévue à
partir de la préparation des programmes de work over et forage jusqu’au test.
2.1.3 Equipe Surface
Responsable de l'activité de surface: Ingénieur généraliste EPF Ecole d'ingénieurs spécialité
énergétique et environnement, Masters Thesis en ingénierie environnementale à
Washington State University (USA). Expérience en gestion de projets dans la conception et la
16
réalisation d'unités de production thermique et électrique innovantes à partir d'énergies
renouvelables dans les secteurs industriels et marchés publiques.
Ingénieur thermodynamicien : Ingénieur ENSAM, 30 ans expérience dans la gestion de
réseau chaleur/froid, conception/réalisation de système thermique (chaudière biomasse,
géothermie au dogger, cogénération gaz…).
Directeur Régional Alsace : Un directeur régional est en cours de recrutement. Il aura la
charge de coordonner les différents intervenants sur le territoire alsacien pendant la phase
exploratoire et construction et d’assurer la communication avec les collectivités territoriales
et l’administration et les partenaires industriels alsaciens. Il aura ensuite la charge de la
gestion opérationnelle de l’exploitation.
Equipe d’exploitation alsace : Une équipe d’exploitation sera recruté après le puits
exploratoire et formé pour assurer l’exploitation et le suivi opérationnel et environnemental
des centrales géothermiques en Alsace. Il est prévu 5 opérateurs/centrales.
Equipe en cours de recrutement.
2.2 Partenariat industriel dédié au forage
Outre les compétences dédiées au forage et recrutées en interne, Fonroche Géothermie a
créé une société commune, Foragelec, avec les sociétés spécialisées allemandes
Herrenknecht Vertical et H Anger's Söhne pour co investir dans un appareil de forage de
forte capacité, cumulant ainsi 50 Km d’expérience en construction de puits en géothermie
haute température.
Foragelec se développera par plusieurs phases d’investissement pour monter graduellement
à une capacité de 750 T de levage capable de forer jusqu’à 6.000 m en large diamètre. Cet
équipement de forage sera le plus puissant d’Europe et le plus adapté au respect de
l’environnement urbain, et intégrera les 150 ans d’expérience de H Anger's Söhne et plus de
35 ans d’Herrenknecht dans l’industrie souterraine.
Foragelec bénéficiera d’un programme de formation innovant soutenu par la région
Aquitaine et par le CGI (Commissariat General aux Investissements d’Avenir) pour donner le
savoir nécessaire à 30 techniciens de haut niveau encadrés par les techniciens seniors
allemands des deux sociétés associées. La société commune va permettre à l’industrie
française de bénéficier directement de l’expérience étendue de plusieurs projets réussis en
Allemagne, soit 8 puits profonds, concrétisés par 3 centrales géothermiques de co
générations en Allemagne.
17
²
2.2.1 Herrenknecht Vertical
Avec un chiffre d’affaires annuel de 1.051 millions d’euros en 2013 et 5.200 salariés
(dernière mise à jour octobre 2014), Herrenknecht est le leader mondial sur le marché des
tunneliers. Au cours des dernières années, Herrenknecht a réussi à introduire la société dans
le secteur de l’exploration de sources d’énergie. Herrenknecht Vertical GmbH, filiale de
Herrenknecht AG, conçoit et fabrique des foreuses et des équipements de forage pour
atteindre des profondeurs allant jusqu’à 8.000 mètres. Ces derniers sont utilisés dans
l’exploration de l’énergie géothermique ainsi que du pétrole et du gaz. Les foreuses
innovantes sont spécifiquement adaptées aux exigences des clients et de leurs projets,
offrant des normes techniques élevées basées sur la technologie offshore et un certain
nombre de nouveaux développements. L’accent est mis sur un concept de sécurité optimisé
(technologie mains libres) et une automatisation complète des processus de travail afin
d’accroître les gains de temps ainsi que des dispositifs de protection contre le bruit
permettant de protéger notre environnement. Grâce à une manutention des tubes,
largement automatisée, aucun personnel n’est tenu de travailler dans des zones
dangereuses, ce qui accroît substantiellement la sécurité au travail.
Rien que dans le bassin molassique bavarois, cinq projets géothermiques avec plusieurs puits
ont été réalisés dernièrement à l’aide de la technologie Herrenknecht. Au-dessous, on
trouve une centrale géothermique pour la ville de Traunreut : avec l’aide de ce qu’on appelle
l’« InnovaRig », deux puits d’une profondeur de plus de 5.000 mètres chacun ont été
achevés avec succès. Les avantages spéciaux de cette méthode sont son exécution rapide,
l’ouvrage étant terminé en quelques mois, et le faible niveau de pollution sonore pour les
riverains au cours de cette période. C’est ainsi qu’à une distance de 150 mètres, l’InnovaRig
n’est pas plus bruyant qu’une radio à un volume d’écoute normal.
2.2.2 H Anger’s Söhne
Avec un chiffre d'affaires annuel de 30 millions d’euros et environ 180 collaborateurs, H
Anger’s Söhne (HAS) compte parmi les principaux fournisseurs de systèmes de forage
profond en Allemagne et en Europe centrale, avec une expérience attestée du forage
géothermique dans des environnements urbains.
Par exemple, H Anger’s Söhne a été en mesure de forer dans un centre-ville, et même à
proximité de logements, à Hanovre en 2007. Ceci a été rendu possible par certains des
concepts clés de la société : sécurité au travail, protection de l’environnement et prévention
des émissions. De plus, HAS est certifiée dans le cadre du système de gestion SCC (Safety
Certificate Contractors) par Germanischer Lloyd et et du système de gestion de la qualité ISO
9001. HAS se distingue par un haut niveau de qualification technique de son personnel ainsi
qu’en satisfaisant à des normes de sécurité élevées.
18
Heinrich Anger a établi la société comme « activité de construction de puits et de pompes »
à Nordhausen, en Thuringe (Allemagne) en 1863. Aujourd’hui, H Anger’s Söhne est devenue
l’une des principales sociétés de taille moyenne de l’industrie du forage allemande. Au cours
de ces 150 dernières années, la gamme de services de la société s’est considérablement
élargie, notamment depuis le changement d’associé en 1998. Forage, maintenance, remise à
neuf, travaux de reconditionnement et gestion des mines abandonnées : H Anger’s Söhne
s’est bien établie comme fournisseur complet pour les constructions de puits et le forage
aussi bien de faible profondeur que profonds. Ceci inclut les puits pour les ressources en
eau, la chaleur géothermique ainsi que pour l’exploration et le développement de réservoirs
de pétrole et de gaz pour l’industrie minière en Allemagne et en Europe.
Ci-dessous sont présentées les références de H Anger’s Söhne.
Entreprise contractuelle
Projet
Süddeutsche Geothermie-Projekte
GmbH
Hans-Stießberger-Straße 2a
85540 Haar bei München
Projet géothermique
de Dürrnhaar
GT 1
de Dürrnhaar
GT 2
Contact: Mr. Wachter
Tel. +49/ 893 839 3227
Federal Inst. for Geosciences &
Natural Resources
Stilleweg 2
30655 Hannover
Contact: Mr. Jatho
Tel. +49/ 511 643 2345
GEOenergie Kirchweidach GmbH
Blumenstraße 16
93055 Regensburg
Contact: Mr. Gubo
Tel. +49/ 941 591896-800
Geothermische
Kraftwerksgesellschaft Traunreut
Hochreit 51
83368 Traunreut (St. Georgen)
Contact: Mr. Giese
Tel. +49/ 8669 78 67 165
Service
contracté
forage et
test
Profondeur
(MD)
4393 m
4513 m
forage et
test
Großbuchholz GT1
Project GeneSys
Nov. 2007 Mars 2009
3901 m
forage et
test
KWD GT 1
KWD GT 2
KWD GT 3
Tr GT 1
Tr GT 2
Date
forage et
test
forage
forage et
test
forage et
test
Juin 2009 Déc. 2009
4937 m
4991 m
Nov. 2010 Déc. 2011
5133 m
5067 m
5413 m
forage et
test
Jan. 2012 Avril 2013
Tableau 1 : Références de H Anger’s Söhne
2.3 Partenariats académiques
Fonroche géothermie a développé les compétences en interne et s'appuie également sur
des partenariats académiques, d’ingénierie et industriels nécessaires.
Les partenaires scientifiques, associés à Fonroche Géothermie sur un programme de R&D,
capitalisent 30 ans d’expérience en géothermie sur le Fossé Rhénan :
-
BRGM
19
²
Le BRGM joue un rôle de premier plan dans le développement de toutes les formes de
géothermie en France. Il participe à ce développement par ses travaux de recherche et de
service public en partenariat avec des institutions (ADEME, Conseils Régionaux, DREAL et
DRIEE) et par sa participation ou ses collaborations avec différents associations et comités
(Comité National de la Géothermie, Association des Maîtres d'Ouvrage en Géothermie,
Association Française des Professionnels de la Géothermie, SER, etc.). Il anime également le
Centre Technique pour la Géothermie. En contact avec l’ensemble des acteurs du marché de
la géothermie profonde en France, et de nombreux acteurs à l’international, le BRGM
promouvra à travers son réseau le développement de solutions ayant recours au stockage
souterrain de la chaleur en aquifère profond et fera bénéficier l’ensemble des acteurs des
résultats publics de la recherche fondamentale et appliquée.
-
ENSEGID
L’ENSEGID (Equipe d’accueil (EA) 4592), Université de Bordeaux, développe deux
thématiques complémentaires : les « Systèmes sédimentaires et réservoirs carbonatés»,
d’une part ; l’« Hydrogéologie et environnement », d’autre part. La thèse, financée par
Fonroche Géothermie et dont la direction technique est assurée par l'ENSEGID, s'intitule
"Etude des transferts thermiques naturels et forcés dans les aquifères - Application à la
géothermie".
-
Armines
Le centre de Géosciences, structure de recherche et d'enseignement commune à MINES
ParisTech et à l'association de recherche contractuelle ARMINES, développe ses activités
dans le cadre des Sciences de la Terre et de l’Environnement. Ses compétences de recherche
portent sur la géologie, la géotechnique, la géophysique, la géostatistique, l’hydrogéologie,
la géochimie, la géologie de l'ingénieur et la géomécanique.
-
Latep
Fonroche Géothermie a également des liens de partenariat avec le LaTEP (Laboratoire de
Thermique Energétique et Procédés de l'Université de Pau).
Le LaTEP a des compétences en thermodynamique des fluides géothermiques et en
optimisation des systèmes.
-
Université de Lorraine- ENSG (Ecole Nationale Supérieur de Géologie de Nancy)
La thèse « Etude des réservoirs géothermiques développés dans le socle et à l’interface avec
les formations sédimentaires » s’intègre dans le cadre d’un partenariat en recherche
appliquée monté entre Fonroche Géothermie et l’Université de Lorraine - ENSG (Ecole
Nationale Supérieure de Géologie de Nancy).
20
3. CONTEXTE JURIDIQUE DE LA PRESENTE DEMANDE
La présente Demande d'Ouverture de Travaux Minier de forage s'inscrit dans le périmètre du
Permis Exclusif de Recherche Géothermie Haute Température dit de Strasbourg délivré le 10
Juin 2013 par arrêté ministériel DEVR1310015A. Elle est réalisée conformément au décret
2006 – 649 relatif aux travaux miniers et comporte une étude d’impact conformément au
décret n°2011-2019 du 29 Décembre 2011 portant sur l’article R122-5 du Code de
l’Environnement.
L’instruction de la demande comprend en outre une consultation des services de l’Etat et
des collectivités concernées ainsi qu’une enquête publique dans les formes prévues par
l’article R123-1 et suivants du Code de l’Environnement, ainsi que le recueil des avis des
services et des communes. Le préfet statue par arrêté après consultation du CODERST.
3.1 Définition et rappel
Le permis de recherche s’applique, comme son nom l’indique, aux travaux d’exploration en
vue de découvrir les gisements de substances de la classe des mines. Il confère à son titulaire
l’exclusivité du droit de recherche sur un secteur géographique donné et le droit de disposer
des produits extraits à l’occasion des travaux de recherche, ainsi que la possibilité exclusive
de demander une concession sur la zone du permis. Il est accordé par arrêté du Ministre
chargé des mines pour une durée d’au plus 5 ans renouvelable 2 fois au maximum.
La procédure d’attribution des permis exclusifs de recherche est fixée par décret. Cette
procédure comporte une phase d’instruction locale pilotée par le Préfet et une phase
simultanée de mise en concurrence gérée par le Ministère.
L’instruction par le Préfet consiste à consulter les services « civils et militaires intéressés »
qui disposent de 30 jours pour faire connaître leur avis et les contraintes existantes sur la
zone qui seraient de nature à affecter les recherches.
Le Préfet rend son avis, avec les rapports et avis de la DREAL [Direction Régionale de
l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement], au Ministre qui statue sur avis du
Conseil Général des Mines. L’avis de la DREAL porte notamment sur les capacités techniques
et financières du demandeur à mettre en œuvre les travaux de recherche.
Le titre minier n’accorde pas à son titulaire le droit de réaliser les travaux de recherche ou
d’exploitation. Selon leur importance, ceux-ci sont soumis à autorisation préfectorale ou à
déclaration au Préfet. Un décret précise le régime et la procédure applicables pour chaque
catégorie de travaux.
21
²
3.2 Contexte géographique et implantation du PER
La zone du PER est située dans la région Alsace sur le département du Bas-Rhin.
La zone s’étend à l’intérieur d’un périmètre constitué des lignes joignant les points dont les
coordonnées géographiques sont les suivantes :
Tableau 2 : Coordonnées du périmètre du PER de Strasbourg
La carte de ce PER se situe en annexe de la Pièce 1 de la Demande (Pièce 1 - Qualité du
déclarant).
22
Figure 2 : Carte du PER de Strasbourg
Le permis de Strasbourg couvre une superficie de 572 km².
23
²
24
4. LOCALISATION DU PROJET DE FORAGE GEOTHERMIQUE
4.1 Description du site d’implantation
La zone sélectionnée pouvant intégrer le présent projet se situe sur la commune de
Vendenheim appartenant à la Communauté Urbaine de Strasbourg (CUS).
Zone d’implantation
Figure 3 : Position géographique du projet - parcelle chantier
La zone d’implantation du projet se situe dans l’ancienne raffinerie de ReischettVendenheim, aujourd’hui désaffectée.
25
²
Figure 4 : Photo de la zone d’implantation (Fonroche)
La raffinerie de Reischett-Vendenheim est implantée sur un terrain de 650 ha à la limite du
Ried, de l’Ill et du cône de déjection de la Zorn occupé par la forêt. Les installations
industrielles s’étendent sur environ 160 ha. Le reste est en terrains agricoles, prairies et
forêts. Une réserve naturelle volontaire de 150 ha a été aménagée autour d’une ancienne
ballastière qui sert de réserve d’eau pour l’alimentation du réseau incendie du site.
Le site est, jusqu’alors, exploité par Petroplus et se situe à proximité des sites de Butagaz et
de Lanxess.
Figure 5 : Situation de la parcelle dédiée au projet
26
En octobre 2010, le suisse Petroplus Holding AG, propriétaire de la majorité du capital de la
raffinerie de Reichstett, a annoncé sa décision de cesser, faute de repreneur, toute activité
de raffinage du site. Au sud-ouest de la zone d’implantation possible du projet, se situe une
reprise partielle de la raffinerie à des fins de stockage. Le reste de la raffinerie sera réhabilité
après démantèlement. La société Brownfield a récemment été retenue pour réhabiliter le
site et lui donner une nouvelle vocation (Annexe 1).
N
Reprise industrielle
Figure 6 : La raffinerie de Reischett-Vendenheim (CNDP-CRDP)
Le site du projet ne se superpose à aucune ZNIEFF, ZICO ou même aucun espace protégé.
Autrement dit, aucun milieu remarquable n’est affecté par la zone d’implantation du
projet.
Le tableau ci-dessous indique les coordonnées en RGF 93 de la parcelle dédiée au projet.
NOM
X RGF 93 (m)
Y RGF 93 (m)
A
1 051 201
6 850 695
B
1 051 263
6 850 836
C
1 051 416
6 850 774
D
1 051 351
6 850 627
Tableau 3: Coordonnées de la parcelle dédiée au projet de Vendenheim en RGF93
Conformément à l’Article L153-2 du Code Minier, la tête de puits sera positionnée à plus de
50 m du 1er bâti, correspondant à la zone hachurée de la figure suivante qui possède une
superficie de 3000 m2. La carte suivante présente la situation de la zone d’implantation du
puits sur la parcelle.
27
²
Figure 7: Situation de la zone d'implantation du puits sur la parcelle d'implantation du projet
La zone d’implantation présente une altitude moyenne 135 m.
L'emprise du forage correspondra à l’emplacement de la plate forme qui représente une
surface d’environ 0,85 hectare, qui sera défrichée si besoin et nivelée. La terre végétale ainsi
enlevée est accumulée sur le pourtour du chantier pour sa remise en place ultérieurement,
après désinstallation du rig de forage.
La parcelle se situe au nord de l’échangeur. Elle possède une superficie de près de 25 0000
m².
28
4.2 Objectifs géologiques
4.2.1 Géologie du Fossé Rhénan
Le Fossé Rhénan est un bassin d’effondrement bordé à l’ouest par les Vosges, et à l’est par la
Forêt Noire. Le Fossé Rhénan s’étend suivant une direction N020 sur plus de 300 km, et
présente en moyenne une largeur de 40 km.
Le Fossé Rhénan est issu géologiquement d’une extension avortée de la croute continentale.
C’est l’un des fossés d’effondrement important en France. Cette structure distensive,
appelée "rift oligocène ouest européen", a été initiée à l’Eocène moyen, lors de l’orogénèse
pyrénéenne.
Les fossés d’effondrement sont en général accompagnés par une remontée du Moho. Dans
le cas de l’Alsace, cette remontée a été reconnue par les profils sismiques du programme
ECORS. Elle explique les moyennes élevées des gradients géothermiques rencontrés dans ce
rift. Dans ce processus d’extension, la croute continentale, au niveau du fossé rhénan, s’est
allongée d’un facteur de 1,05 à 1,2 suivant les endroits, soit un étirement de 5 à 15 km.
Fossé Rhénan
Figure 8 : Situation structurale du Fossé Rhénan
29
²
Le fossé est rempli par une succession de terrains mésozoïques à tertiaires sur plus de 4000
m en son centre. La répartition de ces terrains entre eux montre des phases successives de
dépôts, d’érosion séparée par des seuils qui compartimentent le fossé.
Figure 9: Coupe verticale du Fossé Rhénan
Cette compartimentation rend certaines parties du Fossé Rhénan plus attractives que
d’autres d’un point de vue géothermique.
En raison des caractéristiques géothermiques intéressantes du secteur de Strasbourg,
Fonroche Géothermie a déposé en Juin 2011 la demande de permis exclusif de recherche
géothermie haute température dit de "Strasbourg" qui a été octroyé par Arrêté Ministériel le
10 juin 2013.
La figure suivante présente la stratigraphie du Fossé Rhénan et du PER de Strasbourg.
30
PER de Strasbourg
Figure 10: Stratigraphie du Fossé Rhénan d'après Richard et Weisgerber (1985)
31
²
L’objectif de Fonroche Géothermie est de pouvoir exploiter un réservoir géothermique
permettant une production de 350m3/h avec une température supérieure à 150°C en tête
de puits.
Pour cela, trois principaux types de réservoirs sur le secteur de Vendenheim, présentant les
caractéristiques hydrauliques et thermiques adéquates, sont visés :
-
Les Grès du Buntsandstein
Les Grès du Permien
Le toit du socle
4.2.2 Etudes sous-sol réalisées par Fonroche Géothermie
Pour compléter et approfondir l’évaluation du potentiel géothermique issu des
connaissances régionales sur le secteur de Vendenheim, Fonroche Géothermie a engagé des
études précises. Celles-ci sont basées sur :
-
les données de puits qui permettent de définir et de corréler la lithostratigraphie
pointer les horizons et de déterminer les fractures à l’échelle locale.
les données géophysiques (sismique, gravimétrie et magnétisme) qui permettent de
pointer la profondeur des différents horizons géologiques et de déterminer les failles
à l’échelle régionale ;
Ces éléments ont été intégrés dans des modèles géologiques et d'évaluation du
comportement des formations géothermiques. Ce paragraphe présente les différentes
étapes de ces études.
4.2.2.1 Synthèse des forages profonds
4.2.2.1.1 Données de forages à proximité du site d'implantation
Trois principaux forages sont situés à proximité de la zone d’implantation de Vendenheim.
Le forage de Cronenbourg (GCR1) est situé à l’ouest du centre-ville de Strasbourg à une
distance à vol d’oiseau d'environ 8 km de la zone d’implantation de Vendenheim. Le forage
Kilstett 1 (KIL1) en est à 5 km de distance, et le forage Gambsheim à 10 km. Ces trois forages
profonds permettent d’avoir une connaissance précise des formations géologiques
rencontrées jusqu’à la base du Buntsandstein et contraignent les modèles réalisés dans le
cadre des études menées dans ce projet.
La carte suivante présente la situation de ces forages.
32
Figure 11 : Situation des forages de Cronenbourg, Gambsheim et Kilstett par rapport à la zone d’implantation de
Vendenheim sur un fond IGN au 1/ 25 000

Forage de référence GCR1 (Cronenbourg)
En 1980, la Société Nationale Elf Aquitaine a réalisé le forage de Cronenbourg et constituait
la première tentative importante d’exploration de la géothermie en Alsace. L’objectif du
forage était l’exploitation des Grès du Buntsandstein. L’objectif d’un point de vue thermique
a été atteint avec une température en fond de forage (3220 m) de 148 °C. Toutefois, il s’est
avéré que ce forage n’a pas été concluant en raison des débits trop faibles trouvés (entre 25
et 30 m3/h).
Les données suivantes sont issues du rapport final du forage publié par la Commission des
Communautés Européennes et présente une stratigraphie détaillée du forage.
Formation plio-quaternaire (0 – 81 m)
Graviers de quartz et de grès à ciment siliceux. Quelques éléments de dolomie grise
siliceuse. A partir de 55 m apparition de grès fins siliceux et glauconieux. Intercalations
d’argile grise sableuse et de lignite.
Oligocène (81 – 1784 m) – Epaisseur : 1703 m
-
de 81 à 559 m : Chattien – Epaisseur : 478 m(Couche de Niederroedern)
33
²
-
-
Argile gris clair, argile jaune ocre devenant bariolée, silteuse, plus ou moins
carbonatée (marne) avec quelques niveaux de sable fin à moyen, argilo-carbonatés.
Traces de gypse fibreux translucide à partir de 200 m de profondeur.
de 559 à 1096 m : Stampien (Rupélien) – Epaisseur : 537 m
Marne argileuse grise à gris clair, plastique, finement micacée avec de petites
lentilles de grès fin gris clair finement micacé, à ciment carbonaté, très souvent
ligniteux.
A la base de la Série Grise, entre 1066 et 1096 m de profondeur, apparaissent les
deux niveaux repères reconnus dans la plupart des sondages effectués dans le Fossé
Rhénan :
o les Schistes à Poissons : de 1066 m à 1083 m : schiste brun foncé
o les Marnes à Foraminifères : de 1083 m à 1096 m : marne grise et brun beige,
plastique à nombreux foraminifères.
de 1096 à 1784 m : Sannoisien – Epaisseur : 688 m.
o de 1096 à 1132 m : argile calcaire grise à gris foncé légèrement indurée à fins
nodules d'anhydrite.
o de 1132 à 1207 m : marne grise à brune, anhydritique légèrement indurée.
Intercalations d'argile à marne grise à beige, plastique, salifère. Traces de sel
cristallin blanc.
o de 1207 à 1293 m : marne grise à beige, salifère, localement très pyriteuse.
Bancs de sel incolore, translucide. Quelques passées de calcaire mudstone
brun-beige compact.
o de 1295 à 1599 m : marne grise à brune, pyriteuse et fines intercalations de
calcaire mudstone brun-beige compact.
o de 1359 à 1462 m : marne grise à beige salifère. Quelques niveaux d'anhydrite
noduleuse, blanche et calcaire mudstone brun-beige compact. Quelques
niveaux de sel incolore, translucide, au sommet et surtout à la base.
o de 1462 à 1754 m : sel massif, incolore, translucide, entrecoupé de fines
passées d'argile grise à gris beige. De 1549 à 1566 m, s'observe un ensemble
homogène d'argile calcaire grise à gris foncé sous compactée.
Eocène (1784 – 1817 m) – Epaisseur : 33 m
Marne grise à gris foncé et argile gris – vert, localement anhydritique.
DISCORDANCE
Jurassique supérieur-moyen (1817 à 2037 m) – Epaisseur : 220 m
-
34
de 1817 à 1889 m : Callovien – Epaisseur : 72 m
-
-
Marne gris-foncé, silteuse, pyriteuse, finement micacée, indurée. Sous la discordance
et sur quelques mètres ces marnes sont altérées (faciès d'argile rouge-violacée et
ocre).
A la base, quelques intercalations de calcaire très argileux, brun-beige.
de 1889 à 1972 m : Bathonien-Bajocien supérieur – Epaisseur = 83 m
o de 1889 à 1944 m : marne grise à brun foncé, micacée silteuse, pyriteuse à
partir de 1916 m, fins bancs de calcaire wackestone à packstone gris brun,
argileux et de calcaire gris-clair à blanc fossilifère (Bathonien supérieur)
(épaisseur = 55 m).
o de 1944 m à 1972 m : « Grande Oolithe ». Calcaire grainstone, oolithique,
argileux, gris à blanc, crayeux. A partir de 1960 m, calcaire grainstone,
oolithique, gris-beige à ciment sparitique. Quelques passées poreuses
(Bathonien inférieur - Bajocien supérieur) (épaisseur = 28 m)
de 1972 à 2037 m : Bajocien inférieur – Epaisseur = 65 m
Marne grise silteuse à oolithes éparses. Quelques passées métriques de calcaire
grainstone, oolithique.
Jurassique inférieur (Lias) (2037 à 2346 m) – Epaisseur= 309 m
-
-
-
-
de 2037 à 2176 m : Aalénien – Epaisseur = 139 m
Argile calcaire, silteuse, pyriteuse, gris foncé passant à 2080 m à une argile silteuse.
Au sommet, passée de grès fins, friable, brun-clair à gris. A la base, il existe de rares
petits niveaux de calcaire mudstone brun-beige.
de 2176 à 2179 m : Toarcien – Epaisseur = 3 m
Schistes noirs carbonatés (Schistes Cartons).
de 2179 à 2249 m : Charmouthien – Epaisseur = 70 m
Argile gris foncé et argile gris foncé silteuse, micacée, pyriteuse. A la base, niveau de
calcaire mudstone gris-beige.
de 2249 à 2280 m : Sinémurien – Epaisseur = 31 m
Argile brun foncé à noire, micacée et argile gris foncé.
de 2280 à 2306 m : Hettangien – Epaisseur = 26 m
Alternances de calcaires mudstone brun-beige, compact et d’argile brun-foncé à
noire, micacée.
de 2306 à 2346 m : Rhétien – Epaisseur = 40 m
Argile dolomitique grise à gris-vert et argile dolomitique rougeâtre, indurées.
Quelques intercalations de dolomie beige et blanche. Trace de grès fin gris-clair.
Trias (2346 à 3166 m) – Epaisseur=820 m
-
de 2346 à 2490 m : Keuper – Epaisseur = 144 m
35
²
-
-
-
-
-
Argile dolomitique gris foncé prédominante, quelques passages d'argile dolomitique
rouge. Au sommet et jusqu'à 2363 m, quelques intercalations de dolomie beige à
blanche, cristalline à cryptocristalline. Fines passées d'anhydrite blanche.
Traces de grès fin, gris à rose et de lignite (2382-2392 m).
de 2490 à 2505 m : Lettenkohle – Epaisseur = 15 m
Argile gris foncé, micacée, silteuse, indurée. Quelques niveaux de dolomie
microcristalline beige et de grès fin gris clair légèrement dolomitique.
de 2505 à 2569 m : Muschelkalk supérieur – Epaisseur = 64 m
Dolomie beige à brun-beige cristalline à microcristalline jusqu’à 2515 m ; ensuite
calcaire wackestone dolomitique beige à blanc et calcaire mudstone brun-beige
parfois silteux, à fines laminations d’argiles indurées, micacée, gris foncé.
A la base de cette série (2566-2569 m), passée de calcaire packstone, oolithique,
blanc.
de 2569 à 2646 m : Muschelkalk moyen – Epaisseur = 77 m
Jusqu'à 2587 m, dolomie calcaire, Blanche à beige microcristalline, silteuse et calcaire
dolomitique, mudstone brun-beige. Traces de silex blond.
A partir de 2587 m, anhydrite blanche en bancs massifs métriques à décamétriques,
alternant avec des dolomies beiges à brunes, argileuses, cryptocristallines et des
argiles gris foncé, micacées, indurées. Traces d'argile rouge indurée à partir de 2630
m.
de 2646 à 2701 m : Muschelkalk inf. – Epaisseur = 55 m
Grès à ciment dolomitique, fin, gris-clair. Quelques niveaux de dolomie silteuse
brune. Rares passées d'argile grise, micacée, indurée.
de 2701 à 3166 m : Buntsandstein – Epaisseur = 465 m
Grès fin, argileux, micacé, rouge avec en intercalations silteuse, kaolinique, micacée,
rougeâtre.
o de 2751 à 2937 m : grès semblable aux précédents, devenant plus grossier et
conglomératique
o de 2937 à 3027 m : grès moyen rougeâtre peu consolidé
o de 3027 à 3166 m : grès moyen rouge à fines intercalations de grès moyen
gris siliceux à quartzitique et minces passées d'argile micacée brun rouge.
Permien ( ?) (3166 à 3220 m – profondeur finale) – Epaisseur reconnue 54 m
Grès moyen, rouge, parfois conglomératique, bréchique, à ciment argileux , rouge, (carotte
n° 3), fines intercalations d’argile rouge.
La figure suivante présente une fiche récapitulative de la stratigraphie et des tests réalisés
sur le forage de Cronenbourg.
36
Figure 12 : Fiche récapitulative du forage de Cronenbourg (CGR1)
37
²
Les paramètres principaux du Buntsandstein, qui est d’une épaisseur brute de 466 m, ont les
ordres de grandeurs suivantes :
-
Transmissivité= 0,7. 10-5 m2/s; soit 700md.m
Coef. d'emmagasinement (S) = 5.10-4;
Diffusivité= 10-2m2/s
Porosité moy.: 10%
-1
Compressibilité eau +roche : 8.10-6 (psi)
Ces paramètres sont caractéristiques d’une nappe captive aux réactions lentes. Il a
également été admis que tous les réservoirs gréseux du Buntsandstein, fissurés ou non, sont
100% aquifères et que l’eau de gisement a une salinité de 104 g/L.
La pression d’écoulement P fluctue entre 248 et 252 kg/cm2 à environ 2608 m.
La proximité du forage de Cronenbourg avec la zone d’implantation de Vendenheim permet
d’avoir une connaissance relativement précise des conditions physiques, thermiques,
géochimiques et hydrauliques qui seront rencontrées dans les réservoirs du Buntsandstein
sur la zone d’implantation de Vendenheim.

Forage de référence KIL1 (Kilstett)
L’objectif du forage de Kilstett 1 a été de trouver du pétrole dans la formation de la Grande
Oolithe. Il a été foré en 1959 jusqu’à une profondeur de 1808.6 m. La Grande Oolithe a été
traversée sur 15 m et était constituée par un banc calcaire oolitique suivi de marnes plus ou
moins riches en oolithes calcaires et contenant quelques petits bancs calcaires.
La figure suivante présente la synthèse des différentes formations traversées par le forage
de Kilstett 1.
38
39
²
Figure 13: Fiche récapitulative du forage de Kilstett 1 (Rapport de fin de sondage KIL1)

Forage de référence de Gambsheim
L’objectif du forage de Gambsheim a été de trouver du pétrole dans la formation de la
Grande Oolithe. Il a été foré en 1958 / 1959.
La figure suivante présente la synthèse des différentes formations traversées par le forage
de Gambsheim jusqu’à l’Aalénien à 1714 m MD (mètres forés).
40
41
²
Figure 14: Fiche récapitulative du forage de Gambsheim
4.2.2.1.2 Synthèse des forages profonds situés à proximité de Vendenheim
En s'appuyant sur les données existantes, Fonroche Géothermie a acquis une vaste base de
données. L'inventaire systématique de ces données, acquises sur les puits profonds à
proximité du PER de Strasbourg, donne une image corrélée enrichissant les connaissances en
terme de :
-
connaissance globale des contextes structuraux et sédimentaires ;
connaissance pétrographique des formations ;
lithostratigraphie : analyse et corrélation des niveaux repères, reconnaissance des
zones de fracture traversées ;
carottage : caractérisation en laboratoire des paramètres hydrauliques et
thermiques ;
mesures diagraphiques : réponses physiques des formations traversées ;
thermométrie : reconnaissance de l'évolution de la température en fonction de la
profondeur ;
test : interprétation des résultats obtenus caractérisant les formations testées ;
retour d'expérience sur les techniques et la stratégie adoptées en matière de
tests, de forage et des horizons reconnus.
La carte suivante représente la localisation de l'ensemble de ces puits.
42
Vendenheim
Figure 15 : Carte des puits profonds à proximité du PER de Strasbourg
L'étude de ces puits :
-
précise les données et études réalisées à grande échelle,
43
²
-
permet d’apprécier à une échelle locale, les formations ciblées par Fonroche
Géothermie.
Les caractéristiques géologique, hydrogéologique, structurale et thermique des réservoirs
ciblés sont ainsi mieux contraintes.
4.2.2.2 Indices d'hydrocarbures
L'inventaire des données, acquises sur les puits profonds à proximité du PER de Strasbourg,
donne une image corrélée enrichissant les connaissances et les modèles, notamment sur les
indices et la qualité des réservoirs découverts sur ces puits. Egalement ont été relevés les
indices trouvés sur les puits du projet de Soultz-Sous-Forêts.
4.2.2.2.1 Puits profonds
L'ensemble des puits (> 1400m de profondeur) aux alentours du PER de Strasbourg sont
indiqués sur la carte suivante. Ces puits ont été dédiés à l'exploration-production pétrolière,
excepté le forage de Cronenbourg (GCR1) qui était à vocation géothermique.
44
Vendenheim
Figure 16 : Carte de localisation des puits profonds sur la zone élargie du PER de Strasbourg
45
²
Nom du puits
X_ZLII
RO1
DO1
DO2
RT1
RT2
RT3
SI1
SI4
SP1
ESC1
KRA1
SCB102
MEI2
BWG1
LIP2
OBR101
SCS101
GCR1
1017164
1014151
1012500
1010919
1010921
1010163
1009251
1009371
979333,8
999507,5
996281,8
1022452
986571,1
993894,8
992324,3
1012166
992289
997053,1
Y_ZLII
Form. Atteinte
2439557
Muschelkalk sup
2442129
Buntsandstein
2442427 Muschelkalk moyen
2448861
Buntsandstein
2449254
Muschelkalk
2446825
Muschelkalk
2436627
Muschelkalk sup
2436836
Rhetien
2388243
Muschelkalk
2401657
Buntsandstein
2393267
Muschelkalk
2456924 Buntsandstein sup.
2396571
Socle granitique
2395807
Buntsandstein
2401319
Buntsandstein
2450681
Buntsandstein
2395349
Buntsandstein
2413803
Permien
Profondeur
Température
Prof: 2504 m
Prof: 1890 m
Prof: 1660 m
Prof: 1853 m
A 1853 m : 157 °C
Prof: 1655 m
A 1635 m: 185 °C
Prof: 1602 m
A 1590 m :138°c
Prof: 1830 m
A 1830 m : 117 °C.
Prof: 1560 m
Prof: 2060 m
Prof: 1619 m
Prof: 1410 m
T°C Max: 67°C
Prof: 2294 m
A 2294 m : 147°C
Prof: 1708 m
A 1708 m : 84°C
Prof: 1822 m
Prof: 1815 m
A 1760 m : 98°C
Prof: 1815 m A 1778 m : 157 °C (extrapolée)
Prof: 1533 m
Prof: 3220 m
A 2670 m : 144,2°C
Tableau 4 : Synthèse des puits profonds sur la zone élargie du PER Strasbourg
4.2.2.2.2 Puits de Soultz-Sous-Forêts
Le tableau ci-dessous présente les analyses de la composition des gaz des échantillons
prélevés sur GPK1, GPK2 et GPK4. Les gaz ont été analysés par chromatographie par le
BRGM, GFZ et IFP selon les échantillons.
Tableau 5 : Composition chimique des gaz profonds dépressurisés sur les puits de Soultz-Sous-Forêts (Source : BRGM)
Les compositions présentées montrent un caractère hétérogène, qui s'explique
probablement par les différentes techniques d'échantillonnage, les profondeurs et débits de
prélèvements (BRGM/RP-54776-FR). A noter l'absence de H2S trouvé dans les analyses.
Pauwels et al. (1993) explique la forte teneur du H2 par une interaction possible entre le
fluide géothermal et les matériaux constitutifs du puits.
46
4.2.2.2.3 Prévision sur le projet de Vendenheim
Les forages prévus par Fonroche Géothermie sont donc susceptibles de rencontrer des
indices d'hydrocarbures gazeux au passage de la Grande Oolithe, comme vu à GCR1, en
faible quantité. A l'approche du socle, la présence de CH4 et CO2 est prévu.
Dans les puits programmés, la présence de gaz est envisagée comme suit :
Formation géologique
Grande Oolithe
Bajocien inf.
Aalénien
Keuper
Lettenkhole
Muschelkalk sup.
Buntsandstein
Permien
Socle
Gaz combustibles
FG < 5% C1 à nC4 BF < 10% C1 à nC4
FG < 2% C1 à nC4 BF < 1% C1 à nC4
FG < 3% C1 à nC4 BF < 10% C1 à nC4
FG < 1% C1 à C3
BF < 1% C1 à C3
FG < 1% C1 à C3
BF < 1% C1 à C3
FG < 1% C1 à nC4 BF < 3% C1 à nC4
FG < 1% C1 à C3
BF < 3% C1 à C3
ε
ε
ε
ε
CH4
ε
< 1%
1%
CO2
ε
< 13%
15%
H2S
-
Tableau 6 : Prévisions de la présence de gaz sur les puits de Fonroche
4.2.3 Exploration géophysique : Interprétation des données existantes
A l'échelle géophysique, il est nécessaire d'intégrer l'ensemble des données présentes sur le
périmètre du PER de Strasbourg, de façon à comprendre et évaluer le potentiel
géothermique précis situé au droit de Vendenheim.
4.2.3.1 Retraitement et interprétation des profils géophysiques
4.2.3.1.1 Base de données : géophysiques et puits
Les lignes disponibles sur le PER de Strasbourg sont issues de campagnes différentes,
menées dans les années 70 et 80. Elles avaient pour objectif d’imager les réservoirs
tertiaires, dans un cadre d'exploration pétrolière. Le tableau et la figure suivante exposent
les lignes qui ont été retraitées et interprétées dans un objectif d’imager le sous-sol au droit
du PER de Strasbourg. Vingt six lignes ont été sélectionnées (d’une longueur totale de 305
km). Le choix de ces lignes a été réalisé dans le but de prendre en compte tous les points de
calage disponibles (i.e. puits forés) jusqu’à une distance acceptable du secteur d’intérêt.
47
²
Tableau 7 : Sélection des lignes existantes sur le PER de Strasbourg
48
Vendenheim
Figure 17 : Plan de position des lignes géophysiques retraitées et interprétées sur Vendenheim
4.2.3.1.2 Travail d’interprétation géophysique
Le schéma suivant résume les différentes étapes du travail d’interprétation géophysique.
49
²
Figure 18 : Etapes du travail d’interprétation sismique
Comme indiqué dans la figure ci-dessus, 7 horizons ont pu être identifiés. Un réflecteur
géophysique continu sous la Base du Buntsandstein a été assimilé au Toit du socle. Les failles
ont également été pointées et assignées.
Ces cartes structurales ont ensuite été converties en profondeur en utilisant des vitesses de
tranche calculées à partir des informations disponibles aux puits. Ces surfaces géologiques
en profondeur ainsi que le tracé des failles ont permis de construire un modèle géologique
global 3D à l'échelle des projets de géothermie profonde de Fonroche Géothermie, et de
réaliser un modèle géologique à l'échelle du bloc structural de Vendenheim.
Les modélisations seront mises à jour après l’acquisition, le traitement et l’interprétation
d'une nouvelle acquisition sismique 2D, qui sera réalisée avant le début des travaux de
forage.
4.2.3.2 Apport des données gravimétriques et magnétiques
Les données gravimétriques et magnétiques disponibles sur le PER ont été mises à
disposition par l’EOST de Strasbourg. Un travail de retraitement et d’interprétation a été
réalisé afin :
-
50
de contraindre l’interprétation sismique entre les lignes 2D ;
-
d’approcher la nature du socle.
4.2.3.2.1 Données utilisées et traitement
Les données gravimétriques, figure suivante, résultent d’un inventaire et d’une compilation
réalisés dans les années 2000 du Fossé Rhénan, des Vosges et de la Forêt Noire (Rotstein et
al., 2006).
Figure 19 : Représentation en couleurs equi- de la carte d'anomalie de Bouguer (gauche) et carte de champ gravimétrique
(droite)
En magnétisme, figure suivante, des mesures au sol ont été faites dans les années 1970 (Edel
et al., 1970) et compilées en une carte de champ magnétique. Les données n’ont pas été
conservées mais la carte a été numérisée.
Figure 20 : Représentation normale du champ magnétique (gauche) et en couleurs équi-réparties (droite)
La première partie de ce travail consiste à reprendre l’ensemble des données gravimétriques
afin de corriger le rattachement des différents levés pour obtenir une carte plus précise.
Différents opérateurs de traitement ont ensuite été appliqués (dérivation, réduction au pôle,
prolongements, signal analytique, tilt angle) et analysés :
51
²
-
utilisation des opérateurs de traitement en méthodes potentielles (dérivation,
réduction au pôle, prolongements, signal analytique, tilt angle) ;
utilisation des coupes géophysiques 2D et de leur interprétation pour améliorer la
connaissance du socle et de la structurale.
4.2.3.2.2 Interprétation et conclusions
Les données gravimétriques permettent d’obtenir une image assez nette des anomalies qui
apparaissent directement reliées au schéma structural des niveaux peu profonds, obtenu à
partir de l’interprétation des lignes géophysiques 2D. Ces données servent ainsi de guide au
prolongement des failles entre les lignes géophysiques à ces profondeurs. Cependant
certains opérateurs de traitement du signal mettent en évidence un bruit sans doute dû à
des problèmes de calage entre les différentes campagnes de mesures.
4.2.4 Modèle géologique
Le modèle géologique est basé sur l'interprétation géophysique et le traitement de la base
de données des puits existants sur le Fossé Rhénan, à l'échelle du PER de Strasbourg, comme
expliqué dans les paragraphes précédents.
Fonroche a entrepris des études géophysiques de détail (réinterprétation de données
sismiques, gravimétriques et modélisation structurale et réservoir), l'objectif étant de
préciser les cibles géothermiques avant le début du forage et la remise du programme
définitif.
L'image suivante donne un visuel de ce travail, résultant des modélisations itératives entre
l'interprétation géophysique, les modélisations géologiques, les simulations de trajectoires
de puits et les évaluations du comportement du réservoir vis-à-vis de l'exploitation
géothermique par doublet. L'objectif de ce travail itératif est in fine de préciser la cible
géothermique et l'implantation des drains producteur et injecteur des puits du doublet.
52
Figure 21 : Schéma structural au droit de Vendenheim (Fonroche Géothermie)
4.2.5 Synthèse lithostratigraphique et thermique prévue sur le projet de Vendenheim
A partir de cette modélisation géologique issue de l'interprétation des anciennes données
géophysiques, des trajectoires prévisionnelles des puits injecteur et producteur ont été
établies. De cette chaine de modélisation en découlent les masterlogs.
La figure suivante présente, sous la forme d'une synthèse lithostratigraphique, les
profondeurs de chaque formation, au droit du site d'implantation de Vendenheim.
Ce document synthétique est issu des études et des modélisations engagées par Fonroche
Géothermie. Ces études sont basées, comme précisé précédemment, sur :
-
les données provenant des puits profonds existants,
du traitement et de l'interprétation des données géophysiques existantes,
53
²
54
55
4.2.6 Trajectoires prévisionnelles des puits du doublet géothermique
La définition des trajectoires prévisionnelles des 2 puits constitutifs du doublet
géothermique est la résultante du travail itératif initié à partir :
- de la connaissance du réservoir ciblé,
- de l'interprétation géophysique réalisée,
- du modèle géologique établi,
- des simulations d'évaluation du comportement du réservoir en réponse à la
sollicitation engendrée par la mise en exploitation du doublet géothermique.
La somme des études réalisées par Fonroche Géothermie ont mené à une connaissance fine
du potentiel géothermique au droit de Vendenheim.
Basée sur l’interprétation sismique issue des données sismiques 2D anciennes retraitées
(cartes en profondeur), la modélisation géologique a pour objectif en particulier de
construire une visualisation 3D de la structure du sous-sol.
De plus, Fonroche a également déposé une demande d’ouverture de travaux de prospection
géophysique dans le but de pouvoir acquérir de nouvelles données géophysiques.
L'interprétation de ces nouvelles données donnera une meilleure image de la cible
géothermique et réduira les incertitudes liées à la position actuelle de la cible.
Au vue des données actuelles concernant la géométrie, les caractéristiques physiques,
hydrauliques et thermiques des formations géologiques potentiellement intéressantes pour
la géothermie haute température (supérieur à 150°C en tête de puits), différents scénarii
d’implantation du doublet géothermique sur le secteur de Vendenheim sont possibles qui
seront ensuite précisés lors des prospections géophysiques à venir. Les trajectoires finales
du doublet seront ensuite affinées suites aux tests réalisés dans les différentes formations.
La Grande Oolithe sera reconnue en amont lors de l'avancement du puits :
-
Si la Grande Oolithe est aquifère : sa contribution pourra augmenter la productivité
du puits si besoin par la connexion hydraulique naturelle inhérente à la faille;
Si la Grande Oolithe présente des indices faibles d'hydrocarbures comme vu dans
GCR1 : l'architecture de puits prévue isolera la formation
En cas de productivité plus faible des failles et de leurs zones endommagées, l’apport du
Muschelkalk supérieur et de la Grande Oolithe permettrait de relever le débit nécessaire à
l'exploitation du doublet.
La simulation de la trajectoire de forage présentée ci-dessous est basée sur une production
de 350 m3/h à une température de 190°C du fluide géothermal. Sur ce scénario, seuls le
Buntsandstein, le Permien et le toit du socle sont exploités, à l'interface avec le couloir
d'endommagement lié à la faille.
56
Figure 22 : Schéma d'implantation d'un doublet géothermique sur le secteur de Vendenheim (vue 3D)
Selon cette implantation, le puits producteur exploitera les réservoirs du Buntsandstein à
partir de 3400 m TVD (Total vertical depth) et traversera la zone de faille à 3960 m TVD de
profondeur. Il traversera ensuite le socle dans sa partie supérieure. L’exploitation continuera
ensuite dans le socle jusqu’à une profondeur finale de 4220 m TVD.
La figure suivante présente ce schéma d’implantation des puits producteur et injecteur selon
une coupe d’orientation est-ouest issue du modèle géologique structural 3D réalisé à partir
de l'interprétation géophysique réalisée par Fonroche Géothermie.
57
Figure 23 : Schéma d'implantation des puits producteur (rouge) et injecteur (bleu) dans la cible géothermique
Le gradient géothermique sur la zone de Vendenheim a été estimé à 4.6°C/ 100 m.
Il est important de noter que l’architecture de puits sera adaptée à la réalité des tests. En
particulier, les zones supérieures du Muschelschalk et de la Grande Oolithe seront
potentiellement intégrées dans la zone productrice si une zone inférieure était
improductive. Le fait que ces zones soient plus froides dégradera la température moyenne
pondérée finale mais permettra d’éviter un échec avec une production électrique et
thermique restant dans la fenêtre de retour sur investissement ciblé.
4.2.7 Evaluation du comportement des formations géothermiques
Une fois la modélisation structurale et pétrophysique du réservoir géothermique et la
simulation des puits de production et d’injection réalisée sous Gocad, Fonroche Géothermie
a établit des modèles d'évaluation du comportement de la cible géothermique. Cette
évaluation caractérise l’écoulement et le transfert thermique dans ce milieu.
Pour cela, Fonroche Géothermie utilise Feflow 6.2. Il s'agit d'un programme de calcul
résolvant les équations régissant l’écoulement, le transfert de masse et le transfert d’énergie
(chaleur), dont les équations sont résolues par la méthode des éléments finis, développé par
la compagnie WASY à Berlin.
Le modèle a été réalisé sur un périmètre de 48 km2 centré sur le doublet géothermique de
Vendenheim.
58
Le modèle prend en compte les formations géologiques entre 1000 m et 6000 m de
profondeur et a été divisé en 11 couches. La figure suivante synthétise cette division sur les
formations géologiques concernées.
Figure 24 : Présentation des couches intégrées dans le modèle Feflow de Vendenheim
59
Figure 25 : Présentation de la géométrie en 3D du modèle de Vendenheim sous Feflow
Ainsi, dans le cadre de cette modélisation, les caractéristiques des puits de production et
d’injection sont les suivantes :
-
ils traversent entièrement la faille et la zone endommagée au sommet du socle altéré
avec un angle de déviation horizontal autour de 45° ;
ils sont long d’environ 450 m, et distants l’un de l’autre de 800 mètre au début et
1300 mètres en fin de forage.
La figure suivante présente l’implantation dans le modèle du puits de production et du puits
d’injection à l’interface socle/couverture sédimentaire.
60
Injection
Parcelle
de PAS
Production
Injecteur
Figure 26 : Situation du doublet géothermique de Vendenheim dans la faille et la zone endommagée
L’implantation du doublet géothermique dans la faille et la zone endommagée permet une
production avec une température constante durant les 40 années d’exploitation quelque
soit le scénario. L’arrivée de la bulle froide au puits de production est estimée entre 40 et 50
ans.
Au vu des résultats présentés et pour une durée d’exploitation de 30 ans, la distance entre le
puits producteur et injecteur est particulièrement conservatrice.
4.3 Définition du périmètre de protection
Afin de prévenir tout conflit d’usage et pour préserver la ressource géothermique, Fonroche
Géothermie demande de bénéficier d’un périmètre de protection autour du projet de
doublet géothermique de Vendenheim.
Le rayon d’influence du puits est défini comme étant :
-
pour le puits de production : le rayon du cône de dépression
61
-
pour le puits d’injection : le rayon du cône de surpression
Le cône de dépression est également appelé cône de rabattement et est décrit dans la
bibliographie de la manière suivante : « Le cône de rabattement (ou cône d'influence)
désigne la forme que prend la baisse du niveau piézométrique qui est importante autour du
puits et diminue en s'en écartant. Le rayon du cône est aussi appelé le rayon d'influence. Ce
rayon n'a théoriquement pas de limites, mais on peut aussi le définir comme la distance à
laquelle le rabattement devient négligeable, généralement de l'ordre du centimètre. »
Le schéma suivant présente de façon illustrée le rayon d’influence d’un puits de pompage.
Rayon du
cône de
rabattement
ou de
dépression
Le schéma suivant synthétise la méthodologie utilisée pour définir le périmètre de
protection.
62
Figure 27: Définition du périmètre de protection
Ce périmètre de protection de 2000 m autour du doublet géothermique de Fonroche
Géothermie est donc défini :
-
pour le cas plus optimiste d’un point de vue hydraulique (scénario MAX)
pour des puits ayant les mêmes cibles géothermiques et les mêmes caractéristiques
de débit et de température de cible géothermique
dans le cadre d’un cas critique ou il n’y aurait pas d’équilibre des pressions entre les
puits de Fonroche Géothermie et les autres puits.
L’implantation du doublet géothermique dans la faille et la zone endommagée permet une
production avec une température constante durant 50 années d’exploitation quelque soit le
scénario.
4.3.1.1 Conclusion et remarques :
Les simulations ont montré que le rayon d’impact au niveau du puits de production était
largement supérieur à 2000m.
La carte suivante présente le périmètre de protection proposé.
63
Figure 45 : Cartographie du périmètre de protection du doublet géothermique de Vendenheim
64
La superficie du périmètre de protection est de 20.9 km2 et possède les coordonnées
suivantes.
Tableau 15 : Coordonnées du périmètre de protection du cluster de PAS
En sous-sol, la protection demandée par Fonroche Géothermie intègre le toit de la Grande
Oolithe jusqu’au socle prolongé jusqu’au centre de la Terre.
Le périmètre de protection est basé sur les deux puits du doublet géothermique dont les
trajectoires sont décrites dans les chapitres 4 et 5 de la Pièce 2 de la DODT ainsi que les
trajectoires prévisionnelles des deux puits du deuxième doublet.
Fonroche Géothermie se garde le droit de demander une modification du périmètre de
protection après les tests du premier doublet.
65
66
5. PROGRAMME DES TRAVAUX RELATIFS AU FORAGE GEOTHERMIQUE
Comme mentionné dans les chapitres précédents, un doublet géothermique se compose
d'un puits injecteur et d'un puits producteur. Le premier doublet du projet Vendenheim de
Fonroche Géothermie prévoit de débuter par la réalisation du puits producteur, dénommé
VDH-GT1, puis de poursuivre l'ouvrage en forant le puits injecteur VDH-GT2.
5.1 Planning global prévisionnel
Le planning prévisionnel pour la construction du doublet géothermique est présenté dans le
tableau ci-dessous (Tableau 8).
Dépôt du dossier initial
Dépôt dossier complété
Arrêté préfectoral
Etudes préalables
Amené, montage, essais du rig
Forage puits GT1
Test longue durée du puits GT1
Complément d'acquisition
sismique + calage puits GT2
Forage puits GT2
Mise en test longue durée
Aout 2013
Janvier 2015
Septembre 2015
Octobre 2015
Mars 2016
Avril 2016
Aout 2016
Octobre 2016
Janvier 2017
Mai 2017
9 mois
1 mois
4 mois à 6 mois
4 mois
2 mois
3.5 mois
4 mois
Tableau 8 : Planning global prévisionnel de l'élaboration du doublet géothermique GT1 + GT2
Les études préalables mentionnées dans ce tableau consistent en des études géosciences
(géologiques, hydrogéologiques, géophysiques, structurales, réservoirs, thermodynamiques)
qui amèneront à une définition définitive des travaux relatifs au forage du doublet
géothermique.
Le deuxième doublet est prévu après les 3 ans de test longue durée. L'architecture finale du
2ème doublet sera recalée selon les résultats du premier doublet.
5.2 Travaux préalables
La phase de travaux préalables au forage en lui-même consiste en l'élaboration de la plateforme de forage. Avec une emprise au sol de l'ordre de 0.85 ha, cette phase est entièrement
de type "génie-civil". La surface de la parcelle est suffisante pour l’implantation de l’appareil
de forage et de la future centrale géothermique.
L’accès au chantier est assuré par la voirie existante. Cependant celle-ci pourra être
renforcée ou réaménagée, dans le cas où la circulation due à l’activité du chantier serait trop
importante. Une signalisation adaptée sera installée sur les routes et les chemins existants
pour prévenir de toutes les modifications de voirie et de circulation.
67
Les travaux d’aménagements du chantier de forage type sont détaillés ci-dessous. Ils
nécessitent l’utilisation d’engins de chantier classiques tels que pelle mécanique, bulldozer,
niveleuse… :
-
-
-
Construction d’une surface en concassé compacté de 8000 m2. La plate-forme de
forage est située au centre de l’emplacement du chantier et a pour objet de
supporter l’ensemble du mât de forage, les cabanes de chantier et le parking pour les
véhicules nécessaires. La zone de forage sera nivelée avec une géomembrane placée
sous le sol en concassé-compacté permettant l'écoulement des eaux vers le bassin
tampon. Les voies de circulation sont traitées de la même manière ;
Construction d’une cave cimentée, localisée au centre de la plateforme, au droit de
l’entrée en terre du forage. Les dimensions de la cave sont de : 15m x 4m et 4m de
profondeur. La cave est dimensionnée pour accueillir les deux têtes des puits GT1 et
GT2, distantes de 10m l'une de l'autre. Un espace de circulation de 1,4 m à 2m est
prévu autour du centre du puits.
Construction d'une surface à portance renforcée (35 t/m2) pour accueillir les
semelles de l'appareil de forage situées de part et d'autre de la cave ;
Figure 28 : Schéma d’une surface à portance renforcée (35 t/m2) pour accueillir les semelles de l'appareil de forage situées
de part et d'autre d'une cave simple
68
-
Construction de plusieurs réservoirs (les bourbiers), étanchés par des géomembranes imperméables, aussi bien destinés à recevoir les fluides nécessaires aux
opérations de forage (boue et eau) qu’à réaliser leur traitement, ainsi qu'un bassin de
stockage du fluide géothermal pour la durée des tests.
Dans les paramètres indiqués ci-dessous, seuls les volumes utiles prévalent. Les autres
dimensions peuvent être ajustées au besoin.
1 - Bassin tampon
Volume utile
Profondeur
Pente
Largeur merlon
1000 m3
3m
45°
2à4m
Tableau 9 : Caractéristiques d'un bassin tampon
Ce bassin récoltera les eaux directement drainées sous le chantier de forage et redirigées via
la géomembrane, ainsi que tous les effluant non aqueux. Il doit être dimensionné pour
récolter l'intégralité des eaux de ruissellement en cas d'orage. Le bassin tampon doit être
connecté au bassin de rétention via un déshuileur.
2 - Bassin de rétention
Volume utile
Profondeur
Pente
Largeur merlon
1000 m3
3m
45°
2à4m
Tableau 10 : Caractéristiques d'un bassin de rétention
Connecté au déshuileur, il stocke de l'eau propre. Cette eau pourra être réutilisée sur le
chantier, notamment en vue de la fabrication de boues de forage.
3 - Bassin de test
Volume utile
Profondeur
Pente
Largeur merlon
9 000 m3
3.5 m
45°
2à4m
Tableau 11 : Caractéristiques d'un bassin de test
Connecté aux têtes de puits, il stockera temporairement de l'eau géothermale lors des
phases de tests de courtes durées. La bâche doit être dimensionnée pour recevoir de la
saumure (104 g.L-1) à un débit de 350 m3/h. Le fluide géothermique entrera dans le bassin,
après détente dans une tour de refroidissement, à une température de 100°C, et ne
descendra pas en dessous des 60°C.
La durée cumulée des tests sera de l’ordre de 36 à 48h. Après cette période, le fluide de
formation sera réinjecté dans le puits pour la poursuite des tests. Un risque de formation de
brouillard localisé ne pourrait survenir que lors d’une coïncidence d’une météorologie froide
et humide avec cette période de 3 jours. Il concerne la circulation routière sur l’axe longeant
la plate forme.
69
A titre préventif, Fonroche met donc la procédure suivante en place :
- Préalablement à la phase de test, les autorités seront prévenues :
o Gendarmerie
o SDIS
o Mairie
o DREAL
- Si la météorologie est favorable à un phénomène de condensation type brouillard,
Fonroche organisera une signalisation routière préventive et dédiera le responsable
HSE avec un opérateur surface à la prévention routière pendant la durée du
phénomène.
L’équipement de signalisation aura été préparé préalablement sur le chantier.
-
Création de fossés de drainage autour de la plate forme pour recueillir et traiter les
eaux pluviales qui tombent à l’intérieur de celle-ci.
5.3 Contexte général
Le site d'implantation du forage se situera sur des terrains voués au développement
industriel de l’agglomération strasbourgeoise, actuellement en friche sur le site de
l'ancienne raffinerie de Reichstett.
Le site d'implantation ne se situe sur aucune zone naturelle à protéger, paysagiste ou encore
présentant une biodiversité particulière (cf Pièce 3 : Etude d’impact)
Ce terrain est l'objet d'une promesse d'achat entre un aménageur et Fonroche Géothermie.
Conformément à l’article L153-2 du code minier, les 4 puits sont situés à une distance
supérieure à 50 m par rapport aux premiers bâtis environnants. Les 4 marques représentent
les 4 têtes de puits correspondant aux deux doublets géothermiques.
70
5.4 Programme des travaux de la phase de forage
5.4.1 Installation du forage
Lorsque l’emplacement est aménagé, l’appareil de forage est amené par camion afin d’être
monté sur la plate-forme. La période de montage (ou de démontage) dure une quinzaine de
jours environ et nécessite la rotation d’une centaine de camions pendant les heures
ouvrables.
Figure 29 : Exemple d'atelier de forage
Ce trafic sera orienté sur un itinéraire non sensible (pas de traversée de villages, de zones
protégées, …).
5.4.2 La phase de forage
Un appareil de forage, appelé Rig, se compose des principaux éléments décrits dans le
schéma suivant.
71
Figure 30 : Principaux éléments composant un Rig
De façon schématique, la réalisation d’un forage profond comprend tout d’abord la foration
des "mort-terrains" avant d’atteindre la cible. C’est ainsi que le forage débute par un avant
trou d’une profondeur de quelques dizaines de mètres (de manière générale), foré en gros
diamètre puis tubé et cimenté à l’extrados. Cet avant-trou permet la descente de l’outil de
forage et de sa garniture, il est réalisé généralement par un atelier de forage de taille plus
modeste.
72
Les travaux de forage peuvent ensuite réellement débuter. Ils consistent à forer dans des
diamètres décroissants avec pose de tubages acier cimentés jusqu’à la profondeur voulue
selon un programme préétabli.
En cours de forage, il est fréquent de devoir traverser un ou plusieurs niveaux aquifères
avant d’atteindre la cible réservoir déterminée par les géologues. Pour éviter la
contamination de ces niveaux en cours de forage et assurer la stabilité des parois du puits,
celui-ci est équipé de cuvelages en acier dont l’espace annulaire avec les parois du trou est
cimenté pour garantir la stabilité et l’étanchéité de l’ouvrage, notamment au regard des
aquifères. Ainsi, la cible (réservoir) est forée après qu’elle ait été isolée des terrains susjacents. Les cotes ainsi que les diamètres des tubages sont définis en fonction des études de
détail puis ajustés selon la géologie traversée.
5.4.2.1 Architecture du pilote géothermique
5.4.2.1.1 Cibles
Les cibles des deux forages se situent dans la zone endommagée de la faille est de
Vendenheim à une profondeur correspondant à la partie sommitale du Socle.
Pour chacun des puits, ce n'est pas une, mais deux cibles qui on été prises en compte dans la
définition de la trajectoire. Elles correspondent aux deux extrémités du segment
représentant la phase forée en trou ouvert dans le réservoir. La première pointe l'entrée
dans la zone endommagée de la faille, et la seconde pointe la fin du forage. Cette dernière
est définie à la sortie de la zone endommagée de la faille et à une distance de 450m de la
première cible.
Les puits producteur et injecteur ont été dessinés de sorte que leurs entrées en zone
endommagée soient éloignées d'une distance minimum de 600m.
Aux vues de la position des cibles réservoir et étant donné la localisation de la parcelle, les
trajectoires des deux puits empruntent des courbes avec déports en 3 dimensions.
- Propositions de trajectoires
En l'état des connaissances actuelles, les trajectoires prévisionnelles de chacun des puits
sont détaillées ci-dessous.
73
Figure 31 : Vue générale des trajectoires des puits producteur (rouge) et injecteur (vert) de Vendenheim
74
Puits producteur VDH-GT1
TMD
[m]
Inc.
[deg]
Azimuth
[deg]
TVD
[m]
Nord
[m]
Est [m]
Courbure
0
2870
3566
3661
3851
4500
0,00
0,00
46,41
46,41
36,76
36,76
0,00
70,53
70,53
70,53
58,15
58,15
0
2870
3492
3558
3700
4220
N0
N0
N 88
N 112
N 165
N 370
E0
E0
E 252
E 317
E 430
E 760
Segment
Arc 2D
Segment
Arc 3D
Segment
Montée en
angle
[deg/30m]
2,00
2,00
Puits injecteur VDH-GT2
TMD
[m]
Inc.
[deg]
Azimuth
[deg]
TVD
[m]
Nord
[m]
Est [m]
Courbure
0
500
595
3287
3754
4406
0,00
0,00
6,32
6,32
37,01
37,01
189,26
183,15
183,15
183,15
203,29
203,29
0
500
595
3271
3700
4220
N0
N0
S5
S 301
S 460
S 820
E0
E0
W0
W 17
W 75
W 230
Segment
Arc 2D
Segment
Arc 3D
Segment
Montée en
angle
[deg/30m]
2,00
2,00
Les profondeurs annoncées dans la description de ce programme sont susceptibles d'être
modifiées, car dépendantes de la géologie rencontrée. La profondeur finale pourra varier de
4200 m à 4700 m.
Il est à noter que la trajectoire prévisionnelle définitive sera ajustée selon l'interprétation
apportée par les acquisitions géophysiques projetées. Les trajectoires et cotes des puits GT2,
GT3 et GT4 seront recalées en fonction des résultats du premier forage exploratoire, en
particulier du recalage stratigraphique et des orientations/jeux des failles rencontrées.
Cependant, dans l'état actuel du programme, il est envisagé de prendre une trajectoire qui
décrira un angle de déviation pouvant osciller de 47°. Le rayon de courbure de déviation
restera dans la limite des 2,5°/30m. Ce paramètre de déviation correspond à une condition
limite de travail liée au forage en diamètre important. Cette valeur limitera les problèmes
techniques de forages de type coincement de la garniture de forage ou des cuvelages.
75
5.4.2.1.2 Architecture verticalisée
Les figures et tableaux suivants représentent les architectures prévisionnelles verticalisées
du doublet, adaptée aux contraintes lithologiques et tectonique des zones à traverser. Il est
à noter que les profondeurs sont verticalisées, et que la conception de l'architecture finale
du puits sera affinée en amont du dépôt du programme définitif.
NOTA : Cette architecture dite "12’’1/4" pour le diamètre de forage final, est la plus
contraignante des options de forage possible car la plus large en diamètre dans l’objectif
d’optimiser la production nette de la centrale d'exploitation de surface. Plusieurs autres
options sont possibles jusqu’à la "8’’1/2" pour le diamètre de forage final. Les contraintes des
calculs de dimensionnement de l’architecture du puits seraient allégées par la réduction de
diamètre. Le présent programme est basée sur une architecture "12’’1/4" qui répond donc à
tous les critères de sécurité des règles de l’art et du Code Minier, dans la configuration la plus
contraignante. Le choix final sera confirmé à la DREAL au plus tard 30 jours avant le début du
forage.
76
Architecture prévisionnelle VDH-GT1 :
77
Caractéristiques forage
Diamètre [in]
36"
26"
22"
17"1/2
12"1/4
78
Cote initiale
TMD [m]
0
190
1044
2109
3868
Cote initiale
TVD [m]
0
190
1044
2109
3714
Cote finale
TMD [m]
190
1044
2109
3868
4500
Cote finale
TVD [m]
190
1044
2109
3714
4220
Vue 3D
79
Architecture prévisionnelle VDH-GT2 :
80
Diamètre [in]
36"
26"
22"
17"1/2
12"1/4
Cote initiale
TMD [m]
0
190
1051
2129
3730
Cote initiale
TVD [m]
0
190
1048
2119
3680
Cote finale
TMD [m]
190
1051
2129
3730
4405
Cote finale
TVD [m]
190
1048
2119
3680
4220
Comme indiqué précédemment, l’architecture des puits GT3 et GT4 suivra les mêmes
principes de dimensionnement mais ne sera arrêté qu’après l’acquisition de la géophysique
complémentaire, qui affinera le calage de la faille et du toit du socle et permettra une
précision accrue sur les cotes de l’architecture des puits GT3 et GT4. Le forage des puits GT1
et GT2 amènera aussi des éléments complémentaires renforçant la connaissance
stratigraphique.
5.4.2.1.4 Description type de la réalisation du puits GT1 :
Un tube conducteur de 42" (1067 mm) sera descendu par battage ou havage jusqu’à 40 m
lors de la phase de génie civil et servira de première couche d'isolation avec les aquifères de
surface. La technique du havage sera privilégiée de façon à ne pas déstructurer les alluvions
de surface peu consolidés. La phase s’arrêtera dès que la compaction sera suffisante.
L'avant-trou sera foré en 36'' (914 mm) jusqu'à 190 m/MD qui est en dessous de la couche
du Plio-quaternaire abritant les aquifères de surface. Il sera tubé par casing en 30'' (762 mm)
et cimenté au jour. Cette première section permettra de fournir une double couche
métal+ciment d'isolation avec les aquifères de surface et d’éviter une contamination lors du
forage des couches inférieures.
La phase suivante sera forée en déviation à un diamètre de 26'' (660 mm) jusqu'à une
profondeur estimée de 1044 m/MD, tubé par casing en 24'' (610 mm) et cimentée au jour.
Elle passera les strates du Stampien pour traverser la couche repère des schistes à Poisson et
Marnes à foraminifères et s’arrêtera peu après les marnes grises du Pechelbronn supérieur.
Une attention particulière sera apportée aux couches du toit du Pechelbronn supérieur
présentant un risque de fluage. Le ciment de classe G adapté à la haute température sera
injecté sous pression à une densité de 1,5 en tête avec un laitier de queue de 1,9.
Une première phase intermédiaire, forée en 22" (559 mm), sera tubée par un liner 18"5/8
(473 mm). Le sabot sera posé vers 2109 m/MD, dans la formation du Dogger, et la tête sera
surmontée d'une colonne de raccordement 18"5/8 remontant jusqu'à la surface. La colonne
de raccordement (tie back) restera en place tout au long des phases de forage suivantes et
sera retirée lors des tests de mise en production. Le liner 18"5/8 sera cimenté sur toute sa
hauteur, jusqu'à l'interface avec la phase précédente avec un ciment de classe G adapté à la
haute température, qui sera injecté sous pression à une densité de 1,9. Elle couvrira les
81
strates du Sannoisien salifère, de l’Eocène marneux, du Callovien marneux ainsi que du
Bathonien marneux pour s’arrêter 50 m avant d’atteindre le toit du Bajocien supérieur
calcaire (Grande Oolithe). Le fluide de forage sera particulier lors de cette phase, avec une
prédominance en sel saturé pour ne pas faire fluer la zone salifère. Après la cimentation, le
diverter 30’’ sera démonté et remplacé par un BOP double rams 20’’3/4 3000 psi avec
annulaire 20’’3/4 3000 psi. Il sera testé avec le choke manifold connecté, conformément aux
règles métiers. Ce BOP (Bloc Obturateur de puits) de surface sera testé avant de démarrer le
forage de la phase suivante pour assurer le contrôle de toute venue de fluide. En effet, des
indices hydrocarbures ont été décelés dans la Grande Oolithe lors du forage du puits
exploratoire géothermique de Cronenbourg. Des diagraphies sont prévues pour recaler la
stratigraphie précisément.
La deuxième phase intermédiaire, sera forée déviée, à un diamètre de 17"1/2 (446 mm), et
tubée par un liner 13"5/8 (346 mm). Elle couvrira les strates du Bajocien supérieur, du
Jurassique inférieur (Aalénien argileux, Toarcien schisteux, Pliensbachien argilo-silteux,
Sinémurien argileux, Hettangien calcaire), du Trias (Keuper/Rhetien argilo dolomitique,
Muschelkalk supérieur et moyen dolomitique, Muschelkalk inférieur gréseux), du
Buntsandstein moyen et supérieur (Grès à Voltzia fins et argileux, Grès Vosgiens Karlstal
moyens) jusqu’au toit du Buntsandstein inférieur (Grès Vosgien Rehberg/Trifels). Le départ
de la déviation s'effectuera autour de 2870 m/MD m avec un rayon de courbure de 2°/30m.
Le sabot sera posé vers 3714 m/MD. Les réservoirs traversés de la Grande Oolithe et du
Muschelkalk pourront être testés en débit/température pendant la phase forage. La
possibilité de carottage sera envisagée selon la qualité des terrains estimée sur les premiers
mètres forés. Le liner sera cimenté sur toute sa hauteur avec un ciment de classe G adapté à
la haute température et à la salinité des fluides. Après la cimentation, l'ensemble BOP
double ram + annulaire 20"3/4 sera démonté et remplacé par un BOP triple rams 13’’5/8
10 000 psi avec annulaire 13’’5/8 10 000 psi. De même que pour le BOP précédent, ce
dernier sera testé avec le choke manifold connecté, conformément aux règles métiers.
Ce BOP sera conservé jusqu’à la fin des travaux de forages.
La phase finale sera forée en diamètre 12’’1/4 (311 mm) jusqu’à la cote finale de
4300 m/MD (4060 m/TVD). Cette première option correspond à une longueur d'échange de
fluide géothermique de 450m en trou ouvert dans la zone endommagée de la faille. Une
deuxième option est intégrée pour étendre cette longueur d'échange sur la totalité de la
zone endommagée de la faille, soit 650m de trou ouvert. Dans cette seconde option, la cote
finale du forage est de 4500m/MD (4220m/TVD). L’interface avec la faille productrice sera
idéalement à l'interface du permien et du le socle altéré.
La phase sera tubée en liner 9’’5/8 (244 mm) sur la zone non productive et le reste de
l'ouvrage sera laissé en trou ouvert pour la production. Nous considérons qu’il n’est pas
judicieux de positionner un cuvelage dans la zone de faille qui pourrait le cisailler ce qui
82
serait contre productif voire fatal à l’ouvrage. Ces niveaux seront déterminés définitivement
lors du forage.
Les profondeurs annoncées dans la description de ce programme sont susceptibles d'être
modifiées, car dépendantes de la géologie rencontrée. La profondeur finale pourra varier de
4200 m à 4700 m.
Le second puits injecteur, VDH-GT2, sera réalisé de manière similaire à VDH-GT1 et adapté
suivant les résultats des analyses géologiques résultant de ce dernier.
5.4.2.1.5 Dispositif de renforcement de l'architecture
Fonroche, au titre de son engagement environnemental, va installer une double sécurité au
niveau des cuvelages faisant fasse à la zone de sel massif du Sannoisien.
En effet, les règles de l'art et en particulier le puits de Cronenbourg GCR1 foré en 1980 pour
la géothermie ne comportait qu’un seul liner sur la partie salifère du Sannoisien. De plus,
après avoir engagé des calculs sur l’impact thermique et sur le fluage du sel, ces derniers
démontrent que le sel n’est pas affecté par la production géothermique normale.
La solution de doubler le cuvelage est donc bien une solution de double sécurité et doit être
retenue comme un exemple de l’engagement environnemental de la géothermie.
Ainsi, Fonroche Géothermie a prévu de doubler le liner 18"5/8 par le liner 13’’5/8 jusqu’au
sabot du casing 24’’. La cimentation du liner 13’’5/8 sera réalisée sur toute sa hauteur.
5.4.2.1.6 Conditions de forage aux limites
Le coincement de la garniture est le phénomène représentatif des conditions limites de
travaux.
Pour anticiper ce problème et éviter le coincement de la garniture, plusieurs paramètres
sont pris en compte. D'un point de vue technique, le rig de forage est équipé d'une Topdrive,
qui présente un couple renforcé et permet de conserver la rotation du train de tige pendant
les phases de remontée pour éviter les collages ou coincement. L’utilisation de stabilisateurs
équipés de rouleaux (roller reamer) sur la garniture renforcera les précautions prises afin de
limiter ce phénomène de coincement.
A ce titre, des rollers reamers multi ouverture seront mis en œuvre selon les
développements en cours. Ces reamer comportent la particularité d’équipements
hydrauliques permettant aux reamer de se fermer et de se ré ouvrir selon les zones à aléser,
allongeant ainsi la durée de vie des aléseurs.
En opérations, les procédures spécifieront le recours à des manœuvres de contrôle de trou
(whiper trip) en rotation (back reaming) de façon à éviter de laisser la garniture en statique.
83
Le back reaming en rotation sera effectué de façon systématique toutes les 48 h.
A défaut, sont envisagées des solutions pour pallier aux problèmes susceptibles d'être
rencontrés, notamment :
-
forages en diamètre intermédiaire entre les différentes phases programmées en cas
de problèmes liés à la mécanique des roches
réduction du diamètre de forage au droit du réservoir à 8"1/2
Comme vu au paragraphe 4.6.3, la rhéologie de la boue sera adaptée de façon précise aux
conditions de forage en cours d'opérations.
5.4.2.2 Equipement de production
5.4.2.2.1 Description technique
La production sera réalisée directement dans les cuvelages décrits au précédent chapitre. Il
ne sera pas installé de complétion pour conserver le diamètre le plus large possible pour
minimiser les pertes de charges.
5.4.2.2.2 Prévention et traitement de la corrosion
Conformément à l'article 5, "Protection contre la corrosion et les développements
bactériens ", 1er chapitre de la section de forage dans le RGIE, les tubages, gaines et
équipements de puits seront choisis en fonction de leur spécifications techniques pour
protéger l'installation contre la corrosion et la croissance bactérienne. Le choix définitif des
qualités d'équipements sera communiqué au plus tard 30 jours avant le début des travaux.
Les phénomènes de dépôt/corrosion seront suivis et analysés au travers de mesures sur site
et en laboratoire. Outre des prélèvements et des analyses de la nature des
précipités/dépôts, il est prévu des mesures électrochimiques sur site qui permettront de
suivre le potentiel de corrosion (ou potentiel à courant nul). Des échantillons de métal sont
immergés dans la saumure, les mesures électrochimiques consistant à définir la résistance
de polarisation. Cette valeur est utilisée par la suite pour définir la vitesse de corrosion. La
particularité de telles mesures est qu’elles sont réalisées sur des temps très courts.
Ce type de mesures peut être réalisé en présence ou en absence d’inhibiteur de corrosion,
dont le rôle est de rendre le métal plus noble, c’est-à-dire de lui donner un potentiel
électrochimique qui limite les risques de corrosion. Cet inhibiteur doit être compatible avec
le type de saumure à traiter (pH, autres gaz dissous en présence), être suffisamment filmant
et avoir un temps de rétention suffisamment long pour être efficace le plus longtemps
possible. Cet inhibiteur peut-être cathodique (produits organiques cationiques ou
moléculaires) ou anodique (inhibiteurs minéraux). Les inhibiteurs organiques, tel que le
glutamate, peuvent être envisagés bien qu'ils soient instables à haute température. Parmi
les inhibiteurs minéraux, nous citerons les phosphates, les borates, les silicates. Ces derniers
peuvent également être envisagés, mais leur utilisation et le point d’injection dans la
84
saumure devront être définis en fonction des installations de surface compte tenu des
risques de dépôts de silice dans les échangeurs.
Des interprétations numériques, réalisées à l’aide de logiciels de géochimie et
d’électrochimie seront menées sur les processus de corrosion. Ces simulations s’appuieront
sur les observations réalisées in-situ.
Les dispositifs de prélèvement seront localisés en 2 points différents, dont un en tête du
puits de production. Les analyses seront effectuées au moins une fois par an.
Des mesures de contrôles de l'état du cuvelage du puits d'injection seront effectués tous les
10 ans au plus et de façon plus rapprochée si l’analyse en tête de la corrosion le rend
nécessaire, par l'intermédiaire de :
-
une caméra de surveillance : visualisation directe des états de corrosion/dépôts des
cuvelages et autres anomalies ;
un diamétreur multibras : quantification et identification des zones sujets à la
corrosion/dépôt par mesures internes du diamètre des tubages ;
un outil ultrasonique éventuellement en fonction de l'état avéré des cuvelages:
localisation, identification et quantification du phénomène de corrosion/dépôt dans
toutes les directions et adaptés aux trajectoires déviées.
Des phénomènes de colmatage et de corrosion peuvent également apparaître dans la partie
d'échangeur de surface, ce qui peut réduire le diamètre intérieur du tuyau , puis la vitesse
d'écoulement. Ce type de dépôt sera évité en plaçant des vibrations ultrasonores. Si
nécessaire, une opération d'acidification locale sera effectuée pendant la période de
maintien pour réduire le colmatage.
Les grades des casings utilisés pour l'équipement du puits en production seront de grade
adapté à la chimie des eaux traversées dans le cadre de ce projet. Le cas échéant, un ajout
de chélatants aminés permettra d'agir sur les précipitations de sulfates. Cette utilisation est
courante en traitement dans le Dogger et le Trias du Bassin Parisien.
Il est à noter que les équipements seront toujours sous eau, donc ne seront pas le siège
d'oxydation ; par conséquent, il n'y aura pas de développement de rouille. En effet, le fluide
géothermique étant en circulation dans une boucle fermée en surface, il n'y a pas d'entrants
en continu qui puisse permettre le développement supplémentaire.
Les courants vagabonds, qui sont générés par les effets d'induction liés au voisinage d'un
réseau électrique (ligne basse ou haute tension, éclairage électrique public, voie de chemin
de fer électrique...), à l'intérieur du puits, peuvent entrainer également des phénomènes de
corrosion. Ce problème sera traité par la mise en masse du casing, afin d'éviter le
fonctionnement en anode/cathode.
85
5.4.2.2.3 Contrôle de l'état de la cimentation en cours d'exploitation.
Le contrôle de l'état de la cimentation sera effectué par diagraphie sur toute la longueur des
ouvrages au moins une fois tous les 10 ans.
86
5.4.3 Les tests du réservoir ou essais de production
Dans le but d'établir un bilan hydrodynamique, le forage mettra en évidence les indices des
ressources géothermiques disponibles depuis le toit de la Grande Oolithe jusqu’aux zones
altérées du socle cristallin, en intégrant toutes les zones du Trias (Muschelkalk et
Buntsandstein) ainsi que du Permien.
Rappel : l’objectif de test est d’obtenir 350 m3/h de débit cumulé à la température moyenne
en tête de puits supérieure à 150°C.
Les formations réservoirs seront testées conformément au programme type suivant et selon
les qualités de roches rencontrées pendant le forage. Ce programme est donc un maximum,
il pourra être réduit le cas échéant :
Equipement spécifique :
Afin de pouvoir réaliser les tests, la plateforme de forage sera équipée :
-
d'un équipement d’air lift pour faire un nettoyage de trou le cas échéant
d'une pompe immergée en cas de non artésianisme et de rabattement important
d'un bassin de 7000 m3 de stockage étanche pour le fluide géothermique.
Test en phase forage :
Chacune des formations de réservoir sera testée lors de sa foration depuis la Grande Oolithe
jusqu’aux zones altérées du socle cristallin. Selon les résultats de pression, débit et
température, il sera ou non décidé de les inclure dans l’horizon productif final.
Il convient de noter que, quelques soient les zones productrices finales, les calculs de
recalage in situ simulant le réservoir intégrerons l’influence de l’exploitation en profondeur
sur les couches supérieures (jusqu’au mur du Tertiaire). Les interconnexions des réservoirs,
particularité du Fossé Rhénan, seront ainsi intégrées dans les évaluations de réservoirs. Ces
interconnexions sont liées à l’absence de couches imperméables jusqu’à la discordance
Mésozoïque/Cénozoïque ainsi qu’aux circuits hydrothermaux générés par les failles
principales et secondaires.
Plusieurs tests "courte durée" (CD) sont prévus en option. Ils seront réalisés de la manière
qui suit :
-
DST (Drill Steam test = essai aux tiges du puits) employé pour deux cycles d’un débit
Q = 14 m3/h :
 Cycle 1 : Une période de production de courte durée (30 mn)
Une période de retour à l’équilibre (90 mn)
 Cycle 2 : Une période de production longue durée (2h00)
Une période de retour à l’équilibre (4h00)
87
Les tests auront lieux pour :
-
Le Permien (CD 2) en phase 12’’1/4
Le socle altéré et faillé (CD 3) en phase 12’’1/4
Le programme final précisera en détail le matériel nécessaire, la méthodologie de mise en
place et d’utilisation, les données de pression, le débit maximum utilisable pour ne pas
endommager le réservoir. Il définira les étapes du test et les objectifs et délai de réalisation,
ainsi que les mesures de sécurité à mettre en place.
Test en phase forage - Test longue durée:
Ces tests auront lieu pendant une longue durée permettant d'approfondir les
caractéristiques hydrauliques du réservoir. Pour ce faire ils seront réalisés en trou ouvert à la
base du Permien, dans le couloir d'endommagement de la faille productrice.
En cas de non atteinte de l’objectif de débit, une phase d’amélioration de la perméabilité par
acidification du réseau de fissuration naturelle sera envisagée.
L’acidification pourra employer les réactifs ci-dessous. Ils peuvent être utilisés en solution
aqueuse et ajustés à 5 à 15% selon le colmatage des fissures par cristallisation secondaire. Le
réactif sera ajusté en fonction du type de roche, il ira du mélange d'acide organique
biodégradable (acide acétique par exemple ) ou HCl /HF pour les formations triasiques à un
réactif plus concentré en HF sur les zones silicatées. En cas de fortes présences de ciment
quartzeux, un réactif type OCA sera privilégié. Le mélange acide sera dosé de façon à
s’assurer d’une totale réaction dans le réservoir.
Types de réactifs utilisés
pour la stimulation
chimique des réservoirs
géothermiques
88
Remarques
Risque potentiel
sur
l'environnement
Mélanges HCl / HF *
les plus utilisés
faible coût
potentiel de réaction avec les minéraux argileux
riches en silice
Manipulation du
fluide en surface
Aucun risque de
contaminations
des formations
aquifères
utilisées pour
l'AEP
Acide fluorhydrique HF*
Dissout les argiles, les feldspaths et les micas
Réactivité plus faible vis àvis du quartz (100 à 200
fois moins rapide qu'avec les argiles et les
feldspaths)
Le risque d'utilisation d’HF est la forte affinité de Si
et Al avec le fluor, ce qui peut provoquer la
précipitation de complexes siliceux ou aluminés,
endommageant ainsi la formation par des pluggings
L’autre risque concerne l’utilisation de ces solutions
Manipulation du
fluide en surface
Aucun risque de
contaminations
des formations
aquifères
utilisées pour
l'AEP
Les chelatans
Les plus utilisés sont:
 EDTA
(acide



éthylènediaminetétraacétiq
ue)
HEDTA
(acide
hydroxyethylenediaminetria
cetic)
AHEID
(acide
hydroxyethyliminodiacetic)
NTA
(acide
nitrilotriacétique)
Les acides organiques OCA
dans des systèmes présentant de fortes teneurs en
carbonates (supérieur à 20%) : des précipitations de
CaF2 sont possibles.
Solutions utilisées comme agents de nettoyage et
de stimulation de puits surtout dans des formations
qui peuvent être endommagées par des acides forts
Ils agissent comme solvant, augmentant les
opérations de mouillage à l'eau et la dissolution
(entièrement ou partiellement) de certains
minéraux contenant Fe, Ca, Mg et Al.
La vitesse de dissolution de la calcite à partir des
chelatants n’est pas aussi rapide que celle observée
lors de l’utilisation d’acides forts. Cette vitesse de
dissolution plus faible indique que le chelatant est
capable de mieux se répartir dans la formation
réservoir, avec une dissolution plus large de la
calcite, sur de plus grands volumes (contrairement à
une dissolution massive près de la zone d’injection,
laissant le reste du réservoir non impacté).
Systèmes acides de haute performance, conçus
pour les formations gréseuses sensibles qui peuvent
présenter des problèmes avec les traitements
conventionnels d’acidification.
Les fluides OCA combinent un effet retard et une
technologie proche de la chélation induisant peu de
précipitations.
Ils réduisent le risque de baisse de la production
ainsi que les précipitations minérales secondaires et
tertiaires qui peuvent bloquer l’espace poral. Ses
propriétés retardées permettent également une
réduction des effets corrosifs (utilisation de faibles
quantités d’inhibiteur de corrosion).
Ces solutions acides s’attaquent principalement à la
calcite, mais aussi aux silicates, alumino-silicates,
hydroxydes et oxydes de fer ainsi qu’aux complexes
Ca-Fe-NTA.
Manipulation du
fluide en surface
Aucun risque de
contaminations
des formations
aquifères
utilisées pour
l'AEP
Manipulation du
fluide en surface
Aucun risque de
contaminations
des formations
aquifères
utilisées pour
l'AEP
Tableau 12 : Types de réactifs utilisés pour la stimulation chimique des réservoirs géothermiques
Le programme de test dépendra de l’obtention de l’objectif de débit (350 m 3/h). Si le débit
n’est pas favorable à une bonne production une acidification est réalisée et le test en airlift à
nouveau réalisé.
La figure suivante présente ainsi l’arborescence du programme. Chaque acidification est
considéré comme une nouvelle option (b,c,d…). Si l’airlift est favorable, alors des tests
d’injection sont réalisés sinon une nouvelle acidification s’ensuit.
89
Le descriptif suivant détaille les différentes étapes du test décrites dans l’arborescence cidessus.
1. Afin d’optimiser les essais, le puits est nettoyé. La boue est remplacée par la saumure :
a. Evacuation du fluide de base.
b. Remplacement de la boue par la saumure.
c. Un "carrier spacer" nettoiera le tubage et les parois de la roche traversée des
morceaux de roches incrustés ainsi que du "cake" pouvant endommager les essais.
d. Un autre "spacer" nettoiera et séparera la boue résiduelle de la saumure.
e. Une circulation sortira le "spacer ".
Le puits est alors considéré comme propre.
Option a - 2 - Le fluide est extrait à partir d’un Airlift 1
Les opérations se déroulent de la manière suivante :
a. Injection d'air par des pompes en surface
b. L'air injecté diminue la densité de la saumure
c. L'eau remonte à la surface.
Le test de rabattement sera réalisé en 2 parties :
-
90
Le premier test longue durée (LT 1) en 4 paliers et permettra de déterminer les
caractéristiques hydrauliques du réservoir géothermique et les caractéristiques
spécifiques du puits:
 Palier 1 : Q1= 150 m3 /h - dt = 3 h 00
 Palier 2 : Q2= 250 m3 /h - dt = 3 h
 Palier 3 : Q3= 350 m3 /h - dt = 3 h
 Palier 4 : Q4= 400 m3 /h - dt = 4 h 20
Le volume total pompé est de 5 000 m3 et la durée globale du pompage de 13 h 20
-
Le second test (LT 2) aura lieu si le pompage des 1 000 premiers m3 de saumure de
l’Airlift 2 donne de bon résultats hydrauliques (scénario MED -).
L'extraction sera alors prolongée jusqu'à un prélèvement total de 5 000 m3 pour un
débit d'extraction constant de 350 m3 /h et une durée de 14 h 20. Sinon, une
nouvelle acidification sera réalisée (option b).
Si les tests airlift sont concluants alors des tests d’injection sont réalisés.
Option a : Injection 1 (IT 1)
Ces tests d'injection sont réalisés par différents paliers. Ils permettent de compléter la
caractérisation du réservoir, donne un premier aperçu de sa réponse mécanique (Rosberg
J.E., 2010) et donc évalue l’impact à long terme sur le réservoir géothermique exploité.
- Palier 1 : Q1 = 150 m3 /h - dt = 3 h 00
- Palier 2 : Q2 = 250 m3 /h - dt = 3 h 00
- Palier 3 : Q3= 350 m3 /h - dt = 3 h 00
- Palier 4 : Q4= 500 m3 /h - dt = 3 h 03 min
Le volume total injecté est IT 1 = 3 775 m3
Option a: Injection 2 (IT 2)
Ce test est identique au test d'injection IT 1.
Le volume total pouvant être injecté sera IT 1 + IT 2 = 7 550 m3
Test haute pression Pinj = 40 bars
Afin de comprendre la rhéologie du réservoir (le système mécanique de la roche), un test
d'injection à une pression de 40 bars sera réalisé au centre de la faille.
Option b: Injection 3 (IT 3)
Ce test d'injection sera un test longue durée avec un volume total injecté VIT 3 = 2 450 m3
Le débit d'injection sera de 350 m3 /h durant 7 h 00
Si l’airlift n’a pas donné les débits escomptés alors une acidification est réalisée.
Option b -3- Acidification
L’acidification aura lieu comme suit :
91
-
Etape 1: Acidification au cœur de la faille avec un volume d’acide précvu à Vacid fluid =
115 à 130 m3
Etapes de
l'acidification
1
2
3
4
Fluide
Pre-flush (Eau + stabilisateur d'argile)
Acide 1 + inhibiteur de corrosion
Acide 2 + inhibiteur de corrosion
Post-flush (Eau + stabilisateur d'argile)
Tableau 13 : Présentation des étapes d'une acidification standard
-
Etape 2: Acidification dans la partie sommitale du socle endommagée par la faille :
Vacid fluid = 35 -50 m3
-
Etape 3: Acidification dans la partie altérée du socle:
Vacid fluid = 50 – 60 m3
Option b: Airlift 2
Une fois les tests courtes durées terminés, le doublet entrera dans une phase de test longue
durée de 3 ans pendant lesquels la centrale de surface sera raccordée au réseau électrique
et thermique pour valider le fonctionnement global en ligne et le comportement du doublet.
En parallèle de cette phase de test, une demande de concession de 50 ans sera déposée
pour la future exploitation.
5.4.4 Dispositifs de détection des émissions de gaz
Pendant toute la durée des travaux de forage, les appareils et dispositifs permettant de
détecter d'éventuelles émissions de gaz sont installés comme suit :
Emplacement du dispositif
goulotte de retour des boues usées de forage
la structure sous plancher de forage niveau BOP
le plancher de forage
les tamis vibrants
la zone de préparation des fluides de forage (bac mélangeur)
la zone de pompages des fluides pendant les phases de forage
le conteneur du groupe hydraulique
Gaz total
X
X
X
CH4
X
X
X
H2S
X
X
X
X
X
X
X
CO2
X
X
X
Tableau 14 : Emplacement des dispositifs de détections d'émissions de gaz
En cas d'alarme, en termes de protections individuelle et collective, sont prévus des
masques de fuite, des bandes au sol pour délimiter les zones d'accès restreintes, des points
de ralliement définis en fonction des conditions météorologiques, associés à des manches à
air.
92
5.4.5 Surveillance micro-sismique
Un suivi micro-sismique sera mis en place dans le cadre de la réalisation des doublets.
Le premier objectif de cette surveillance est d’effectuer un suivi passif de l’évolution de la
sismicité induite lors de la réalisation ainsi que de la mise en circulation du fluide lors de
l'exploitation. Le but est de fournir des images des localisations dans l’espace et le temps de
la position du front de la zone active et de contrôler le développement de cette zone
identifiée. Ce point est plus particulièrement développé dans l’étude d’impact.
4 puits à 100 m de profondeur sont prévus, équipés de géophones. Ils seront positionnés
selon la réserve foncière disponible et en accord avec la collectivité.
La surveillance micro-sismique se déroulera en plusieurs étapes décrites ci-dessous :
-
-
-
-
Etape 1 : Installation de la ligne de base (Automne 2014, dès obtention de l’arrêté
préfectoral de DOT). Elle se compose d’un réseau préliminaire d’une ou deux
stations de référence pour répondre aux objectifs :
o D’observation de la sismicité naturelle
o De mesure du bruit de fond en continu
o De précision de la connaissance structurale
o D’obtenir une référence pour le suivi de la sismicité induite
Etape 2 : Faisabilité et design de nouvelles stations (début 2015) en prenant en
compte les résultats fournis par la ligne de base (taux de sismicité naturelle et
bruit de fond enregistré), le modèle de vitesses des ondes et de la définition
précise des objectifs en termes de profondeur, de zone d’influence, de sensibilité
de détection et de précision de localisation attendues. Cette étude approfondie
permettra de définir le nombre de stations sismiques nécessaires à l’obtention de
la couverture souhaitée ainsi que la profondeur optimale pour leurs
implantations. Elle donne aussi des précisions sur le type de capteurs nécessaires.
Etape 3 : Installation d’un réseau permanent (1er trimestre 2015) permettant
d’enregistrer et de localiser des événements de faibles magnitudes (<0) avec une
bonne précision de localisation.
Etape 4 : Phase d’observation permettant de définir des seuils d’alerte et les
procédures associées (1er trimestre 2015)
Etape 5 : Ecoute et analyse en temps réel de la micro-sismicité induite et
naturelle (opérationnel au cours du 2ème trimestre 2015). Les opérations en
surface pourront être ajustées en conséquence voire stoppées en cas de crise
micro-sismique.
Cette surveillance micro-sismique s’inscrit dans une démarche de prévention de risques
potentiels. Elle permet une adaptation en temps réel des opérations afin d’éviter tout risque
de ressenti d’une sismicité induite éventuelle par la population.
93
La gestion du risque est basée sur la définition de seuils à déterminer pendant la phase
d’observation en amont du forage.
Le protocole est expliqué dans la figure suivante :
Analyse des événements microsismiques enregistrés
en temps réel
Calcul de la Magnitude: M
M < Seuil 1
Seuil 1 ≤ M < Seuil 2
M ≥ Seuil 2
Vert: Normal
Les opérations se
déroulent comme
prévues
Orange: Alerte
La surveillance est
intensifiée; Les
opérations se
déroulent avec
précaution
Rouge: Alarme
Arrêt totale des
opérations
Figure 32 : Protocole de la gestion du risque associé à la sismicité induite
5.4.6 Opérations de nettoyage
Les aquifères profonds contiennent une eau saumâtre, fluide agressif, qui entraine dans les
puits et les installations de surface un développement des phénomènes de corrosion et de
dépôts. Ces phénomènes provoquent s'ils ne sont pas traités en amont, la perforation du
cuvelage ou le colmatage des équipements. L'auscultation de l'état de l'ouvrage se fait par
l'intermédiaire d'un diamétreur, si besoin d'un outil ultrasonique. En présence de fuite,
d'autres diagraphies peuvent être enregistrées comme une débitmétrie ou une
thermométrie.
Une fois que la zone critique atteinte par ces phénomènes est ciblée, la méthode de curage
hydraulico-mécanique généralement utilisée consiste à descendre dans l'ouvrage en rotation
et circulation, un outil de nettoyage composé des éléments suivants : 1 tricône classique, 1
porte outil, 1 outil de jetting à duses latérales, 1 clapet anti-retour. L'ensemble est descendu
en étant placé à l'extrémité de masse-tiges et de tiges de forage. De cette façon, les dépôts
sur les cuvelages sont retirés, et le développement de corrosion sous dépôt évité.
94
Dans le cas de détection de zones de faiblesse, Fonroche pourra intervenir pour renforcer les
parois dégradées du tubage avec un re-chemisage (voir figure ci-dessous).
Figure 33 : Exemple d’outil de réparation : mis en place d’un patch déformable pour l’obturation interne d’une fuite sur un
casing
5.4.7 Remise en état des lieux
Le puits sera testé pendant plusieurs semaines puis mis en production et la ressource
thermique qui en provient sera exploitée. la remise en état des lieux interviendra après la fin
de l'exploitation, prévue sur 30 ans minimum et dans le cadre de la future concession.
En cas d’abandon (cf ci après) du puits, le terrain sera remis en état en accord avec le
propriétaire et selon l’utilisation qu’il souhaitera en faire après.
5.4.8 Arrêt des travaux
5.4.8.1 Programme d'abandon
Dans le cas où le pilote devrait être abandonné ou en cas d’interruption des travaux en cours
de forage, un programme prévisionnel d’abandon et de cimentation du puits est proposé,
conformément aux articles 49 à 51 relatifs à la "Fermeture définitive du puits" de la section 4
du titre Forage du RGIE.
95
Le puits sera bouché selon les règles de l’Art après que le programme de bouchage ait été
soumis pour accord aux Services compétents de DREAL.
Le site sera remis en état avec démolition des ouvrages en béton et enlèvement des
matériaux d’apport pour la construction. Après reprofilage de la terre végétale, le site sera
remis à son propriétaire qui signera un procès verbal de réception définitive. Il est toutefois
possible que le propriétaire demande à conserver une partie ou la totalité de la surface
empierrée pour ses propres besoins.
La fermeture d'un puits représente une série d'opérations destinées à restaurer l'isolation
des différents niveaux perméables à débit potentiel au moyen de bouchons de ciment avec
les objectifs suivants :
-
Isolement des niveaux-réservoirs dans le découvert
Isolement du découvert
Isolement des annulaires non cimentés
Ces bouchons de ciment doivent empêcher la circulation des fluides entre les niveaux
perméables, interdire toute possibilité de fuite au jour des effluents, prévenir la pollution et
protéger les niveaux aquifères.
Considérés comme une barrière fiable dans le temps, leur volume minimum doit être de 1
m3 et leur hauteur de 50 m minimum. La qualité de la cimentation est assurée par le
contrôle des paramètres suivants :
-
Continuité de l'injection
Bilan des volumes
Densité du laitier
Nature d'additif
Evolution des pressions
Les principaux points de la procédure d’abandon en vigueur, détaillée dans la Note
Technique DNEMT n° 11 de Novembre 1997, sont repris ici :
-
-
-
Les opérations de fermeture ne doivent pas rompre l'équilibre hydrostatique du
sondage. Le fluide (boue, saumure inhibée, etc...) qui sera laissé entre les bouchons
doit avoir une densité telle que le volume injecté équilibre la plus forte pression
rencontrée pendant la foration de la phase considérée.
Les bouchons peuvent être mécaniques ou hydrauliques (ciment). Le laitier de ciment
généralement utilisé pour les bouchons hydrauliques pourra être remplacé par un
autre liant (résine acrylique par exemple).
Quelques principes à respecter :
o Lorsque le forage est muni d'une bride pleine sur le sommet du tube de surface,
celle-ci devra comporter un taraudage ½" avec vanne et manomètre afin de
96
pouvoir connaître la pression amont à tout moment lors de l'opération
d'obturation.
o Dans certains cas particuliers, les risques relatifs à la corrosion par les fluides en
place ou par l'électrolyse due aux courants vagabonds peuvent réclamer des
traitements anticorrosion (inhibition) ou des procédures particulières d'abandon.
o La mise en place d'un bouchon de ciment devra se faire par injection sous
pression au niveau souhaité (une cimentation gravitaire ne présente pas en
général de garantie de mise en place adéquate).
o Le niveau atteint par le ciment dans les divers annulaires doit être connu avant
d'établir le programme d'abandon.
A la fin des opérations de fermeture, un rapport d'activité et d'état du puits abandonné sera
élaboré et transmis aux autorités compétentes.
Les mesures de réaménagement de la plate-forme en cas d’échec des tests comprennent les
opérations suivantes :
-
-
Démolition et évacuation en site de stockage agréé des ouvrages béton (cave, dalle,
caniveaux, cuvette de rétention, socles des tableaux électriques),
Coupe des tubages du puits (préalablement cimentés) à 1,50 m sous le niveau du sol
fini. Le puits cimenté et comblé sera fermé avec une plaque soudée de 4 mm
d'épaisseur et comportant le nom du puits gravé,
Dépose et évacuation de la clôture périphérique : fils, poteaux, socles,
Dépose de la barrière,
Enlèvement de l'empierrement de la plate-forme et des routes d'accès,
Nettoyage du fond de forme, griffage, scarification,
Mise en place et régalage de la terre végétale, épaisseur foisonnée de 0,30 m,
nivellement,
Ramassage, enlèvement de tous les détritus,
Nettoyage des routes après interventions.
Etape
mise en sécurité du réservoir
séchage du ciment
mise en place d’un bouchon extensible
TTBP
mise en place d’un bouchon de ciment
sur le TTBP
contrôle de la qualité de la cimentation
test de cimentation
mise en place du bouchon de ciment 1
séchage du ciment
contrôle du top ciment
test de cimentation
Observations
injection du ciment dans le réservoir (squeeze)
24 h
mise en place d’un bouchon visqueux au dessus du
packer TTBP
logging CBL VDL
pression constante à 20 bars pendant 1 h pour chaque
bouchon
24 h
bouchon
97
séchage du ciment
test de cimentation
Pose d’un bridge plug
séchage du ciment
test de cimentation
séchage du ciment
test de cimentation
Sécurité tête de puits
24 h
bouchon
24 h
bouchon
24 h
bouchon
mise en place d’une kill line en tête de puits en 2’’7/8
Tableau 15 : Procédures d'abandon du puits
A la restitution du terrain, le propriétaire et (ou) l'exploitant (ou ses ayants droits) reprendra
possession pleine et entière de ses droits de propriété. Toutefois, FONROCHE Géothermie
conservera la responsabilité du puits foré.
Il est prévu la pose de 4 bouchons de ciment principaux, dont les emplacements sont
schématisés sur la figure suivante.
98
4
3
2
1
Figure 34 : Schéma de principe de l'emplacement des bouchons
99
Des logs CBL-VDL et de thermométrie seront enregistrées pour vérifier la qualité de la
cimentation, avant le démarrage du programme d’abandon du pilote (dans le cas ou
l’abandon interviendrait après plusieurs années de production). Ces outils de diagraphie
seront choisis en fonction du type de ciment utilisé.
5.4.8.2 Coût d'abandon
Le programme d'abandon est prévu pour être réalisé sur 26 jours, il est associé au coût
suivant :
Opération
Garniture
Cimentation
Divers/aléas
Supervision
Jours
26
Tarif journalier
50 000
Total
1 300 000
200 000
100 000
100 000
Total
1 700 000 €
Tableau 16 : Coût d'abandon du puits
5.5 Estimation du coût total
Grand Total Puits 1
12,25
13 220 204,19 €
Grand Total Puits 2
12,25
12 974 769,67 €
Plate forme
GC
Skidding
Amenée / repli
400 000 €
1
400 000,00 €
35 000 €
2
70 000,00 €
780 000 €
1
780 000,00 €
GRAND TOTAL
27 444 973,86 €
TOTAL CAPEX SSOL / ECHANGEUR ORC (excl)
31 807 411,46 €
Tableau 17 : Estimation du coût total des puits producteur et injecteur
100
5.6 Les équipes de travail
5.6.1 Fonroche géothermie
La phase de forage nécessite une surveillance de jour et de nuit. Pour cela, 5 équipes (de 8
heures chacune) se relaient 24 heures sur 24, pendant toute la durée du forage, en rotation
3/8 + récupération.
L'organigramme des personnes présentes sur le chantier est présenté Figure 35.
La direction opérationnelle du chantier est assurée par Fonroche Géothermie avec un
représentant sur le site de forage, « superviseur de forage » qui est le décideur opérationnel,
assisté de la cellule ingénierie forage et géoscience de Fonroche Géothermie. Un ingénieur
forage et un géologue seront détaché sur le site pour assurer un suivi rapproché et améliorer
la réactivité. Le data logging pourra être assuré directement par Fonroche, le rig étant conçu
pour intégrer l’ensemble des outils de suivies des paramètres géologiques, forage et gaz.
L’interprétation des cuttings et le rapport géologique seront réalisés par Fonroche
Géothermie.
5.6.2 Interventions d'entreprises extérieures
Dans le cadre de la réalisation du forage interviendront des entreprises extérieures. Dans ce
cadre, les interventions liées au chantier seront soumises aux réglementations définies au
chapitre I relatif au titre "Entreprises extérieures" du RGIE.
L'organisation du chantier, humaine et logistique sera gérée par le superviseur de Fonroche
Géothermie ainsi que la coordination des entreprises extérieures.
5.6.2.1 Société de Forage :
La société de forage est FORAGELEC, filiale de Fonroche Géothermie, Angers’ & Soehne, et
Herrenknecht Vertical, et qui sera dotée du rig de forage lourd (450 T) pour les opérations
alsaciennes. Le personnel de forage aura un minimum de 1 an de formation spécifique au
travers du programme dédié géothermie que Fonroche soutient au travers de son AMI
FONGEOSEC et aura au minimum le certificat de well control. Un encadrement avec des
chefs de chantier et chefs de poste senior (minimum 20 ans expérience) sera réalisé sur les
premiers puits. Notre partenaire spécialisé BPS sur Pau (64) est en charge de la sélection et
formation de ce personnel junior. Un SPS est prévu sur le chantier pour assurer le suivi des
procédures relevant de la sécurité tel que demandé dans le RGIE pour le personnel
intervenants sur le chantier ainsi que la surveillance environnementale.
Afin de prévenir le risque de rodage du personnel junior, Fonroche a décidé d’ouvrir le
capital de Foragelec à deux partenaires industriels cumulant une expérience de 150 ans en
forage (Angers’ & Soehne gmbh – voir références en annexes 2 et 3) et de 40 ans en
101
construction d’équipement de foration et de forage profond (Herrenknecht gmbh) (Annexe
4).
-
Intégration des équipes juniors par des seniors expérimentés :
Afin de maitriser le risque sur les deux premiers puits, l’équipe forage sera constituée de
personnel Senior ( > 15ans d’expérience) :
o Chef de chantier / Chef de Poste / Assistant Chef de Poste/ Chef Electricien /
Chef mécanicien ;
qui va encadrer le personnel Junior issue de la période de formation décrite en préambule :
o Operateur Boue / Sondeur / Operateur surface / Responsable HSE.
Il faut noter que sur le concept de machine hydraulique choisi, la fonction d’accrocheur
disparaît et augmente ainsi directement la sécurité des opérations.
En complément, un tuteur senior sera en permanence sur le chantier (alternance sur les 3
postes de 8h/jour) pour parfaire la formation sur les deux premiers puits, leur apprendre le
travail d’équipe et affiner l’intégration senior / junior.
L’ensemble de ces mesures renforcent la dimension industriel du projet de Fonroche et
démontre une prise en main des problématiques de "rodage" du personnel et du matériel
très en amont.
Le programme de formation va en particulier porter sur les points ci dessous. Il sera réalisé
avec des méthodes modernes de simulateur avant insertion sur condition de chantier réelle.
-
-
102
Type de formation : Formation professionnalisante
Thème de la formation :
o Formation de foreur pour la géothermie.
o Programme supporté par FONROCHE GEOTHERMIE dans le cadre du projet
FONGEOSEC
o Support de cours e-learning et simulateur Rig3D.
Objectifs de la formation :
o Acquérir les bases nécessaires en mathématique afin d’appréhender les
calculs liés au forage
o Acquérir les bases nécessaires en physique afin d’appréhender les calculs de
base liés au forage
o Présenter l’industrie de la géothermie, du forage et des hommes
o Acquérir les notions de bases en matière d’hygiène, de sécurité et
d’environnement
o Acquérir les notions de base sur les équipements et le principe de forage de
puits dédiés à la géothermie
o Connaître les différents types de fluides de forage et leurs applications
o Acquérir les connaissances nécessaires afin de détecter une venue
o Acquérir les connaissances de bases pour le contrôle de puits en cas de venue
avec certification
o Sensibiliser l’apprenant sur le facteur humain et les règles de bonnes
conduites en termes de comportement et de management
o Préparer à l’obtention du certificat d’initiation au contrôle de venue
o Acquérir les notions fondamentales en géologie
o Appréhender les problématiques de puits.
Une attention particulière est portée par Fonroche sur le rodage du personnel pour le
matériel de forage. Les risques d’un mauvais rodage portent principalement sur :
103
-
Le risque d’accident corporel par méconnaissance des équipements à manipuler
Le risque d’endommagement d’un équipement par défaut de connaissance ou
d’expérience
Le risque de perte d’un équipement dans le puits
Le risque de mauvaise gestion d’une venue
5.6.2.2 Sociétés de services au puits
La société AEGIDE internationale est le sous-traitant pressenti en terme de mise en place des
procédures HSE et analyse des risques et de contrôle des éruptions.
Pour les autres travaux au puits, Fonroche fera appel à des entreprises spécialisées dans les
domaines suivants :
-
Déviation
Monitoring en cours de forage (LWD/MWD)
Ingénierie fluide et fabrication boues
Descente des cuvelages
Equipement de puits ( packer, liner hanger…)
Cimentation
Têtes de puits
Pompes de test
Traitement des débris et déchets de forage
Mud logging
Diagraphies
Test du réservoir
Ait lift
Carottage
Outils
Repêchage
Une liste non exhaustive des entreprises pouvant être retenues est présentée en annexe 5.
5.6.2.3 Organigramme opérationnel du personnel
L’organigramme du fonctionnement humain du chantier est précisé ci-dessous. Les
intervenants Fonroche sont précisés en vert, les intervenants Foragelec (associés et
personnels) sont précisés en bleu.
104
Figure 35 : Organigramme du personnel présent sur le RIG
105
106
6. ACTIVITE DE FORAGE
6.1 Principe de réalisation du forage
En phase de forage, la manœuvre principale est la descente progressive en rotation des tiges
de forage dans le puits grâce au puissant treuil qui équipe le mât. Des pompes assurent
l’injection permanente par l’intérieur des tiges du fluide de forage (généralement de la boue
spécialisée) dont le rôle est de lubrifier, de refroidir l’outil de forage et de remonter les
déblais de forage. Cette boue est recyclée en circuit fermé grâce à un dispositif de tamisage
et de décantation qui permet sa réutilisation.
La puissance nécessaire au fonctionnement des différents organes de l’atelier de forage est
dispensée par soit par un raccordement au réseau électrique soit par des moteurs diesels et
des groupes électrogènes avant d’être distribuée sur les différents organes sous forme
d’énergie électrique ou hydraulique.
En cas de présence de traces d’hydrocarbures liquides dans les eaux, ceux-ci sont récupérés
et stockés dans des bacs prévus à cet effet, puis évacués vers une raffinerie. Les éventuels
dégagements d’hydrocarbures gazeux sont évacués et brûlés à la torche du chantier ou dans
un incinérateur mobile spécialement prévu à cet effet..
6.2 Description des équipements de forage
6.2.1 Spécifications du rig lourd géothermie
L'appareil de forage sera un rig 450T de la société Herrenknecht, opéré par Angers & Söhne
dans le cadre du co-investissement dans Foragelec avec Fonroche Géothermie. Les
caractéristiques réelles du rig sont présentées page suivante. La liste complète de l'appareil
est disponible en annexe de ce document (annexe 7).
L’appareil tel que décrit sera contrôlé et certifié CE et ATEX par le service qualité du fabricant
Herrenknecht Vertical GMBH.
107
Figure 36 : Caractéristiques principales du rig
108
Les tiges 5"1/2 présentes dans la nouvelle liste d'équipement seront utilisées dans l'option
dégradée où les deux puits GT1 et GT2 se terminent en diamètre 8"1/2. Les diamètres des
tiges ne poseront pas de problème de coincement lors de la phase de forage en 8"1/2. Cette
hypothèse a été validé par des calculs de Torque&Drag sur le matériel existant.
Dans le cas de l'option de forage 12"1/4, il est également possible d'utiliser cette garniture
de tiges 5"1/2 sans problèmes de coincement. Cependant, dans une démarche de réduction
des pertes de charges en cours de forage, il est également envisagé d'utiliser une garniture
de tiges 6"5/8.
Les manchons des tiges ayant un diamètre extérieur maximal de 8"1/4, il n'y a donc pas de
risque avéré de coincement lors de la phase de forage 12"1/4.
Les calculs de Torque&Drag réalisés sur cette garniture valident cette hypothèse et ont
conditionné en conséquence le choix de la puissance de la TopDrive équipant l'appareil de
forage.
De plus, le développement d'un équipement spécifique « fond de trou » adapté aux
contraintes de la géothermie profonde est prévu dans le cadre du projet.
6.2.2 Composition du Bloc d'Obturation du Puits
Placé en tête de puits au cours du forage, le BOP permet de fermer le puits suivant plusieurs
niveaux de sécurité. Il est possible d'obturer, à n'importe quel instant :
-
l'espace annulaire entre le cuvelage de surface et les tiges en phase de forage,
l'espace annulaire entre le cuvelage de surface et le cuvelage en phase de descente
de cuvelage
l'ensemble du trou en sectionnant l'équipement présent à l'intérieur du puits.
En cas de venue de gaz, il permet également d'en maitriser la venue en la déviant sur un
dispositif appelé choke manifold. Ce dernier fait tomber la pression du gaz et le redirige vers
une torchère.
L'ensemble BOP se situe sous la substructure, entre la table de rotation et l'orifice du puits.
En fonction des phases forées, il pourra maintenir le puits en sécurité pour des pressions
internes allant de 69 à 690 bars. Pour chaque phase le BOP sera équipé et adapté avec des
rams correspondants aux diamètres de tiges et cuvelages. Les schémas des têtes de puits
avec empilages des brides et des BOP pour chaque phase sont consultables en annexe 6.
109
Type de rams
Bag preventers
Triple rams preventers
Kill line
Choke line
Manifold
Diamètre interne BOP
30''
20"3/4
13"5/8
20"3/4
13"5/8
2''1/16
4''1/16
3''1/16
Pression (psi)
1000
3000
10 000
3000
10 000
10 000
10 000
10 000
Tableau 18 : Caractéristiques des sous ensembles de BOP qui seront utilisés sur les différentes phases de forage
6.2.3 Spécification de l'équipement
Dans les conditions de forage propres à la géothermie, les équipements requièrent des
caractéristiques spécifiques.
En annexe 7, se situe la description complète des caractéristiques requises, en termes
d'équipement de puits et de fishing.
6.3 Programmes de forage
Le programme prévisionnel succinct de forage est présenté dans le tableau suivant.
Les opérations de forage du premier puits de production VDH-GT1 sont prévues sur une
durée de 112 jours. Cependant, ce programme est susceptible d'être modifié, en fonction de
la phase d'études finales.
Les longueurs affichées dans ces tableaux sont exprimées en mètres forés (MD), comprenant
ainsi les longueurs de déviation. Elles ne reflètent pas la profondeur réelle du forage (TVD)
qui a été calculée pour se situer aux alentours de 4200m, et pourra varier de 4200 à 4700m.
Une durée de 5 jours est prévue pour déplacer le rig et ses équipements au dessus du
second emplacement pour le forage du puits VDH-GT2.
Similaires aux opérations du VDH-GT1, les opérations de forage du second puits d'injection
HTP-GT2 sont prévues sur une durée de 111 jours. Le programme est également susceptible
d'être modifié, en fonction de la phase d'études préalables.
Ainsi, les profondeurs verticalisées finales des deux forages pourront varier de 4200 m à
4700 m.
110
Jours
Forage 36"
Forage 36"
Forage 26"
Forage 26"
Forage 22"
Forage 22"
Forage 17"1/2
Forage 17"1/2
Forage 12"1/4
Forage 12"1/4
Tests
Tests
MD (m)
Tableau 19 : Planning prévisionnel des deux forages VDH-GT1 et GT2
111
6.4 Contrôle géologique
6.4.1 Objectif
Le contrôle géologique se fera par l'intermédiaire d'un prestataire, supervisé par un
géologue Fonroche ou complètement internalisé par Fonroche. Ce contrôle interviendra dès
le début de la phase de forage 26", jusqu'à la mise en sécurité du puits, après la descente de
la complétion.
L'unité de contrôle sera une cabine de surveillance de mudlogging ou la driller cabin
spécifiquement aménagée, répondant aux normes de sécurité en vigueur, pressurisée, et
équipée d'alarmes internes et externes sur détecteur de CH4 et H2S.
6.4.2 Echantillonnage
L'échantillonnage des déblais de forage se fera tout les 4 mètres à partir de 2 méthodes :
-
2 prises d'échantillons non débourbés,
2 prises d'échantillons lavés et séchés.
Cet échantillonnage sera effectif à partir de la foration en 26''.
Il sera complété dans les faciès réservoirs et dans les zones en pertes (partielles et totales)
par un prélèvement additionnel d'observation tous les 2 m. L'objectif est d'obtenir une
représentativité optimale de chaque échantillon, afin de reconstituer au mieux les
formations traversées.
De plus, une calcimétrie sera effectuée sur chaque échantillon prélevé.
6.4.3 Carottage
Des carottages sont prévus sur les parties principales des réservoirs cibles ; le programme
exact relatif à ces carottages seront déterminés par les études finales.
6.4.4 Mesures en continu
Les paramètres de forage, les paramètres de boue, la détection des indices gazeux seront
enregistrés en continus sur toute la durée de surveillance géologique du puits. Toutes les
mesures de mud-logging instantanées seront enregistrées en base temps et en base
profondeur, restituées sous forme de logs (log de forage, log de gaz, et master log sur toute
la section contrôlée).
Les paramètres de forage suivants sont surveillés :
-
112
rotation
Pression d'injection et pression annulaire
position du crochet et vitesse d'avancement
poids au crochet et sur l'outil
couple
-
Les paramètres boue suivants seront surveillés :
niveau des bacs : comptabilité des volumes pour prévenir et enregistrer tous gains et
pertes de boue
densité in et out
debit out (par flow paddle)
coups de pompe
température in et out de la boue
-
Les indices de gaz seront analysés :
détection du gaz total
détection du CH4, du CO2 et du H2S
surveillance du H2S
-
6.5 Diamètres du forage et cuvelage
Les différentes phases de forage et de cuvelages sont reprises dans le tableau suivant :
6.5.1 VDH-GT1
Diamètre [in]
36"
26"
22"
17"1/2
12"1/4
Cote initiale
TMD [m]
0
190
1044
2109
3868
Cote initiale
TVD [m]
0
190
1044
2109
3714
Cote finale
TMD [m]
190
1044
2109
3868
4500
Demande d’ouverture de travaux miniers de recherche géothermique de Hautepierre
Cote finale
TVD [m]
190
1044
2109
3714
4220
113
6.5.2 VDH-GT2
Diamètre [in]
36"
26"
22"
17"1/2
12"1/4
Cote initiale
TMD [m]
0
190
1051
2129
3730
Cote initiale
TVD [m]
0
190
1048
2119
3680
Cote finale
TMD [m]
190
1051
2129
3730
4405
Cote finale
TVD [m]
190
1048
2119
3680
4220
Conformément à l'Arrêté du 22 mars 2000 relatif aux cuvelages et sondages, les calculs de
résistance du cuvelage en production et pour les essais de production ont donc été réalisés
avec le fluide de formation; soit une saumure de 104g/l (H2O+NaCl). Néanmoins, un cas
extrême de venue de gaz en production a été simulé en résistance à l’éclatement et en
vidage partiel du casing de surface.
Les résultats de calculs d'éclatement, d'écrasement et de tension sont présentés ci-dessous.
Outre les caractéristiques techniques des cuvelages, ces calculs reprennent en données
d'entrée : diagramme de pressions de pores et de fracturation, gradients de températures
de roche rappelés ci dessous, ainsi que l'architecture de puits, les paramètres de boues et de
cimentation.
Type calcul
Eclatement
Venue en forage
Venue en production
Ecrasement
Vidage partiel
Poussée sel massif
Traction
Descente cuvelage
114
Phase concernée
Coefficient de
sécurité calculé
Coef. limite de
Coef. limite de
dimensionnement dimensionnement
métier
Arrêté 22.03.2000
24"
18"5/8
24"
2.23
1.86
2.30
1.10
1.10
1.10
1.10
1.10
1.10
24"
18"5/8
18"5/8
1.23
1.58
1.61
1.125
1.125
1.125
1.00
1.00
1.00
24"
18"5/8
13"5/8
9"5/8
2.97
3.02
3.04
3.96
1.60
1.60
1.60
1.60
1.25
1.25
1.25
1.25
6.5.3 Impact de dilatation thermique après cimentation
Les simulations de calcul montrent que les garnitures des puits GT1 et GT2 peuvent tenir les
effets de dilatation thermique, tant en cycle de production qu'en cycle d'injection.
-
-
Le 24" du puits GT1 peut résister aux contraintes avec un grade supérieur aux grades
usuels (ex: P110 à 203 lb/ft)
Le liner 13"5/8 du puits GT1 peut résister aux contraintes si les manchons ont des
caractéristiques de résistance mécanique égales à 100% de celles du corps en
compression.
Le liner 9"5/8 résiste sans problèmes aux effets thermiques
Tous les autres cuvelages du puits GT1 et l'ensemble des cuvelages du puits GT2
résistent aux charges simulées.
Le puits injecteur a des contraintes thermiques qui impactent très peu les caractéristiques
des cuvelages utilisés.
6.5.4 Mesures de prévention contre la corrosion
D’après l’expérience acquise des forages géothermiques du Bassin Parisien à partir des
années 1960 et de récentes connaissances obtenues grâce au pilote géothermique de
Soultz-Sous-Forêts, de nombreuses données sont disponibles relatives au type d’acier et à la
durée de vie du cuvelage.
Un inhibiteur de corrosion est un composé chimique qui, ajouté à faible concentration au
milieu corrosif, ralentit ou stoppe le processus de corrosion d’un métal placé au contact de
ce milieu.
L'inhibiteur utilisé dans le cadre du projet sera compatible avec le type de saumure à traiter
(pH, et autres gaz dissous), sera suffisamment filmant et aura un temps de rétention
suffisamment long pour être efficace le plus longtemps possible. Cet inhibiteur peut-être
cathodique (produits organiques cationiques ou moléculaires) ou anodique (inhibiteurs
minéraux).
Les inhibiteurs organiques, tel que le glutamate, peuvent être envisagés bien qu'ils soient
instables à haute température. Parmi les inhibiteurs minéraux, nous citerons les phosphates,
les borates, les silicates. Ces derniers peuvent également être envisagés, mais leur utilisation
et le point d’injection dans la saumure devront être définis en fonction des installations de
surface compte tenu des risques de dépôts de silice dans les échangeurs.
Les expérimentations sur Soultz-Sous-Forêts ont portées sur l’inhibiteur Mexel 432/0
démontrant des réductions de corrosion d’environ 0.03 grammes sur 262 heures
d’observation (1.00 gr/an).
Ci-dessous un système type d’injection d’inhibiteurs.
115
Figure 37 : Système d’injection d’inhibiteurs (BRGM)
Les inhibiteurs sont utilisés selon le taux de corrosion qui est mesuré en surface par sur un
témoin de cuvelage ou sur la concentration en ion Fe du fluide.
Différents type d’inhibiteurs sont en cours de validation et seront confirmés à la DREAL lors
du dépôt du programme de forage définitif.
6.6 Cimentation
6.6.1 Mise en place de la cimentation
6.6.1.1 Laitiers
La cimentation sera mise en œuvre par une entreprise spécialisée, validée par Fonroche
Géothermie. L’injection du laitier ne sera stoppée qu’au moment de la sortie au jour du
laitier non pollué, présentant une densité satisfaisante, lorsque la phase correspond à une
pose de casing. Dans le cas de la pose d'un liner, la remontée du laitier se fera jusqu'à
l'interface avec le tubage de la phase précédente. Dans le cas d’un liner crépiné, la
cimentation ne concernera que la partie liner pleine entre le sabot du casing précédent et la
zone souhaitée de mise en production.. Dans le cas d'une hauteur de cimentation
importante, une cimentation étagée pourra être mise en place avec une DV insérée dans le
casing.
La qualité du ciment sera au minimum de classe G pour résister à la température et pression
et sera, le cas échéant, améliorée avec des additifs de type retardant ou fluidifiant pour
ajuster les contraintes de prises sous l’effet pression et température.
116
La cimentation est réalisée avec enregistrement en continu des paramètres de pression et
de débit d’injection du laitier (au minimum pression relevée fréquemment et notée pendant
l’injection).
Des contrôles manuels de la densité sont nécessaires et réalisés par le Prestataire sur le
laitier injecté, en parallèle des enregistrements en continu de pression et de débit du laitier
en fonction du temps.
6.6.1.2 Centreurs
La mise en place des centreurs permet une cimentation homogène de l'ensemble de l'espace
annulaire entre l'extérieur du cuvelage et l'intérieur du puits. Ils seront particulièrement
utilisés dans les parties déviées des doublets à raison :
-
d'un centreur tout les 1 ou 2 casings pour les parties déviées rencontrées en phases
17" et inférieures (26" et inférieures pour le puits GT2).
casing 24" : de l'amorce de la montée en angle au sabot du casing 24’’, 1 centreur
tout les 1 ou 2 casings, en fonction des connaissances sur l'état du trou et les
formations géologiques rencontrées données par l'acquisition des logs ;
-
d'un centreur tout les 5 à 10 casings pour les parties verticales.
6.6.2 Programme de cimentation
L’analyse des puits existants a permis de définir les laitiers de ciments ainsi que leur densité.
Dans un premier temps, il a été supposé que toutes les gaines sont constituées d’un seul
laitier, sauf les gaines du 24" où un laitier de tête précède 200 mètres de laitier de queue,
cette longueur ayant pour objectif de s’assurer de l’intégrité de la gaine au sabot et de
conserver un volume de laitier à pomper qui soit suffisant. Les volumes de ciment ainsi
obtenus sont donnés dans le tableau ci-dessous. Il est toutefois à noter que la gaine du liner
13⅝", suivant qu’il s’agisse de l’injecteur ou du producteur, représente un très gros volume
de laitier et une longueur importante. Il sera donc nécessaire de procéder à son optimisation
et une configuration avec deux laitiers, voir un placement en deux phases, pourra être
envisagé, dépendamment des pertes de charges qui auront lieu durant le placement du
ciment. Ce point sera précisé dans le programme de forage final.
117
Tubage
["]
Laitier
Densité
[-]
Producteur
Injecteur
Excès
[%]
TOC
[m]
Excès
[%]
TOC
[m]
30
Single
1,7
100
0
100
0
24
Tête
1,5
50
0
50
0
Queue
1,9
50
777
50
777
18⅝
Single
1,9
50
827
50
827
13⅝
Single
1,9
35
977
35
977
9⅝
Single
1,9
25
3723
25
3707
Tableau 20 : Programme de cimentation
La présence de gaz acides dans le réservoir (CO2) impose d’utiliser un ciment résistant aux
fluides acides pour les gaines du tubage 9⅝". Maintenir l’intégrité de cette gaine empêchera
de mettre en contact les fluides acides avec les gaines de ciments des sections situées audessus.
Les températures de toutes les gaines de ciment du puits producteur dépasseront 110°C en
phase de production, requérant ainsi des laitiers de ciment dosés à au moins 35% de silice
pour éviter la rétrogression. Il en est de même pour les laitiers des trois liners du puits
injecteur.
Les aquifères à protéger se situent à :
-
0-130 m : Aquifères de surface ;
2133 - 2176 m : Grande Oolithe ;
3183 - 33249 m : Muschelkalk inférieur ;
3249 - 3653 m : Buntsandstein ;
3653 - 3797 m : Permien.
Les isoler requiert donc de :
-
Descendre le sabot du cuvelage de surface sous les aquifères du plio-quaternaire ;
S’assurer l’intégrité des gaines des cuvelages de surface et des deux liners les plus
profonds.
Au niveau des aquifères de surface, le laitier utilisé pour la cimentation du cuvelage de
surface 30" sera de classe G et à une densité de 1,7 avec 35% de silice minimum. La prise du
30’’ sera de 2 à 3h sans contrainte environnementale sur les aquifère (identique au ciment
de surface 42’’).
Le ciment utilisé en cuvelage de surface suivra les indications de la norme béton NF EN 206-1
de 2005 et la norme européenne TC 104 du Comité Européen de Normalisation (CEN).
118
Ci-dessous le tableau de caractéristiques de deux types de ciment utilisable dans le cuvelage
de surface.
Figure 38 : Caractéristiques des ciments utilisables dans le cuvelage de surface
Ces types de ciments sont régulièrement utilisés pour les puits de la nappe phréatique
d’Alsace et sont certifiés pour ne pas altérer la qualité des eaux.
6.6.3 Contraintes thermiques sur les ciments
La méthodologie utilisée pour les simulations est la même pour toutes les gaines de ciment :
1.
Evaluation des champs de température durant les phases d’injection, production, les
phases de stand-by n’étant pas critiques car elles n’incluent pas une injection d’eau
froide.
2. Evaluation des volumes et densités des fluides à pomper. Dans un premier temps, il a
été supposé que toutes les gaines étaient constituées d’un seul laitier, sauf les gaines
du 24" où un laitier de tête précède 200 mètres de laitier de queue, cette longueur
ayant pour objectif de s’assurer de l’intégrité de la gaine au sabot et de conserver un
volume de laitier à pomper qui soit suffisant. Il est toutefois à noter que la gaine des
liners 13⅝" représente un très gros volume de laitier et une longueur importante. Il
sera donc nécessaire de procéder à son optimisation et une configuration avec deux
laitiers, voir un placement en deux phases, pourra être envisagée, dépendamment
des pertes de charges qui auront lieu durant le placement du ciment ;
119
3. Simulation du comportement mécanique des gaines de ciment sans prendre en
compte le fluage du sel et évaluation des exigences minimum des ciments en termes
de résistances à la compression uniaxiale et à la traction. Plusieurs configurations ont
été analysées (Figure suivante) ;
4. Simulation du comportement mécanique des gaines de ciment en prenant en compte
le fluage du sel.
Le cuvelage de surface du puits injecteur devra être cimenté avec un ciment dont la
résistance à la traction est inférieure à 3 MPa ;
Les gaines du puits producteur et les gaines du puits injecteurs pourront utiliser un ciment
conventionnel à 1,90 de densité, éventuellement dosé en silice pour éviter la rétrogression.
La résistance à la compression sera de 25 MPa pour une résistance à la traction de 2,5 MPa ;
Le fluage du sel n’est pas un facteur dimensionnant pour l’intégrité mécanique des gaines de
ciment.
En appliquant ces résultats aux caractéristiques techniques des ciments, nous réduisons le
risque généré par la dilatation des cuvelages 13’’5/8 et 18"5/8 et éviterons l'altération des
gaines de ciments.
6.6.4 Contrôle de la cimentation
Un test de 1h à 20 bars de pression est prévu en fin de cimentation pour vérifier
l’étanchéité.
Au bout de 24 h minimum la tête de cimentation sera ouverte et un log température sera
réalisé, pour déterminer la position du top du laitier. En fonction de la position du top du
laitier, une cimentation annulaire complémentaire avec tube plongeur sera réalisée
rapidement (moins de 15 jours) en cas de perte de laitier constatée dans l’annulaire.
Des logs CBL/VDL et de thermométrie seront enregistrés après chaque cimentation, pour en
vérifier la qualité. Les outils de CBL envisagés sont de types 3ft/5ft, qui correspond à la
distance entre émetteur et récepteur. La distance d'investigation correspond à la distance
émetteur/récepteur. Lorsque l'acquisition est configurée à 5", on obtient une distance
d'investigation de 60".
Les contrôles de cimentation par logs CBL/VDL dans les gros diamètres 30" et 23" sont donc
fiables.
Le contrôle diagraphique des cimentations (CBL-VDL) sera complété par un outil ultrasonique (type USIT, URS, HBT, CAST) dans les parties déviées du puits. Ces outils de
diagraphie seront choisis en fonction du type de ciment utilisé.
120
Après chaque cimentation, un leak off test sera réalisé après reforage du sabot du casing
pour tester la résistance de la formation au sabot du casing et recaler ainsi la fenêtre de
densité de boue pour la phase de forage suivante ainsi que les paramètres limites
nécessaires au calcul préventif de contrôle de venue.
6.7 Fluides de forage
6.7.1 Propriétés des fluides de forage
Tout comme la formulation des boues, le contrôle et la caractérisation des boues de forage
sont réalisés selon des normes précises éditées par l’API (API 13A, 2004). Les tests relatifs à
l'étude des caractéristiques des fluides de forage sont généralement basés sur quatre
paramètres (Ryan et Chillingar, 1996) :
-
densité
viscosité
filtrat
réactivité
Certaines mesures sont réalisées systématiquement sur tous les forages (viscosité, densité,
filtration) et d’autres en fonction des besoins (taux de gaz, alcalinité). A partir des mesures
réalisées et des connaissances acquises, on ajuste si nécessaire la composition de la boue en
"temps réel" en ajoutant certains produits ou en reformulant la boue. Lors des premiers
forages industriels, les problèmes majeurs rencontrés étaient dû à une mauvaise tenue des
parois des puits ou un mauvais contrôle des pressions de pore ou de réservoir . La densité
est devenu le premier paramètre fondamental pour la caractérisation des fluides de forage.
Les propriétés exigées des boues de forage sont multiples et peuvent parfois même être
contradictoires. Les boues doivent par exemple être très visqueuses pour assurer la
remontée des déblais, mais la viscosité ne doit pas être trop élevée afin de limiter les pertes
de charge dues à l’écoulement et afin d'éviter la fracturation de la formation. De nombreux
composants multifonctions sont donc ajoutés à la boue pour lui conférer les propriétés
désirées. Il est possible de classer grossièrement ces composants en 20 catégories (Tableau
suivant).
121
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Contrôleurs d'alcalinité
Bactéricides
Anti-calcium
Inhibiteurs de corrosion
Anti-mousses
Agents moussants
Emulsifiants
Réducteurs de filtrat
Floculants
Colmatants
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Lubrifiants
Décoinçants (ou dégrippants)
Inhibiteurs de gonflement des argiles
Produits facilitant la séparation
Stabilisants haute température
Défloculants
Viscosifiants
Alourdissants
Saumure
Huile minérale ou organique
Tableau 21 : Principaux additifs utilisés dans les fluides de forage (Economides et al., 1988)
6.7.2 Les fluides à base d’eau
Ces fluides sont souvent désignés par "Water-Based Muds" ou WBM. Ils sont dans la plupart
des cas constitués par des suspensions de bentonites dans l'eau (30 à 60 g/L) dont les
caractéristiques rhéologiques et de filtration sont souvent ajustées par des polymères. La
nature des électrolytes et leur concentration dans les formulations de boues à l’eau sont
choisies en prenant en compte les caractéristiques de la formation (activité de l’eau des
formations argileuses, dissolution des formations salines).
Parmi les additifs on peut trouver :
-
-
-
-
des viscosifiants : argiles naturelles (souvent des bentonites), polymères synthétiques
ou biopolymères ;
des réducteurs de filtrat servant à consolider le cake de filtration pour limiter
l’invasion par le fluide : amidons, carboxyméthylcelluloses ou CMC, celluloses
polyanioniques (PAC), ou résines ;
des inhibiteurs de gonflement et de dispersion des argiles : KCl, glycérol, silicates ou
divers polymères comme le polyacrylamide partiellement hydrolysé (PHPA), les
polyalkylèneglycols (PAG) ;
des agents alourdissants comme la barytine ("barite" ou sulfate de baryum BaSO4) et
la calcite (carbonate de calcium CaCO3) qui sont les plus utilisés pour assurer à la
boue une densité convenable. On note aussi l’utilisation de l'hématite (Fe2O3) ou de
la galène (PbS). La calcite est souvent recommandée pour le forage de la phase
réservoir à cause de sa solubilité dans l'acide et de son utilisation selon une
granulométrie variable pour réduire les problèmes de pertes et d'endommagement ;
des colmatants, additifs plutôt exotiques comme des granuleux (coquilles de noix),
des fibreux (fibres de bois, canne à sucre), et des lamellaires (coquilles d’huîtres,
céréales) (Herz haft, 2001; Peysson, 2004).
Le stock de sécurité d'additifs pour fluides de forage présent sur site pourra reprendre la
composition suivante :
122
Type/Marque (ou équivalent)
Superseal
Walnut
Mica M/F
IDVIS
IDBonds
FLR-XL
Caustique
Sodium Bicarbonate
HV. CMC
IDFREE
IDTEX-W
Liquid Casing
Quantité
90
90
90
45
34
64
5
50
50
4
228
87
Unité
25 kg
25 kg
25 kg
25 kg
25kg
25 kg
50 kg
50 kg
25 kg
200 l
25 kg
25 kg
Utilisation
Pertes de circulation
Pertes de circulation + réduction de couple
Contrôle rhéologique
Inhibiteur d’argile
Contrôle de pertes de fluide
Contrôle de Ph
Contamination du ciment
Agent viscosant, haut de puits
Fluide de positionnement, dégagement tubes
Réducteur pertes de fluide
Tableau 22 : Stock de sécurité d'additifs
2 à 3 tonnes de colmatants (Loss Circulation Materials) et 50 t de baryte (contrôle de venue)
seront également présentes sur site en permanence.
Il est à noter que les doublets ne seront pas forés en boue à huile, pour des raisons de
protection de l'environnement. La composition de la boue à l’eau qui sera utilisée dans le
cadre du forage du pilote sera finalisée lors du dépôt du programme définitf, en utilisant des
composés inertes, non impactant.
6.7.3 Programme et composition de la boue
Dans l'état actuel de l'étude, le tableau suivant présente un programme de boue, à eau
exclusivement, adapté aux caractéristiques du doublet. L'eau nécessaire à la fabrication de la
boue sera pompée dans la nappe voisine à un débit inférieur à 8 m3/h, puis stockée dans des
réservoirs prévus sur site.
Cahier des Charges boue de forage
Actions pour la protection de l 'environnement
boues à base deau
pas d 'Hydrocarbure
pas de chlorures
pas de glycol
polymeres biodegaradable s ( food grade )
pas de métaux lourds ( alourdissant de sécurité : carbonate de Ca )
Mise en place d une chaine efficace d épuration mécanique de la boue
Mise en place d un traitement d epuration des liquides (exces boue / eaus de
lavage )
Recyclage des effluent s liquide ( eaux traitées )
123
6.8 Traitement des déblais et traitement des boues
6.8.1 Circuit de la boue
Le fluide est préparé dans des bacs à boues, il est injecté à l’intérieur des tiges jusqu’à l’outil
d’où il remonte dans l’annulaire, chargé des déblais formés au front de taille (Figure
suivante).
La boue de forage est injectée à l’intérieur du train de tige, se dissipe par des évents au
niveau de l’outil, puis remonte le long de l’espace annulaire formé entre le train de tige et
les parois du trou.
Elle a pour fonction de refroidir l’outil, de le lubrifier, de remonter les débris de roche
(cuttings) ainsi que d’assurer la stabilité géométrique du trou.
Cependant, le maintien des caractéristiques générales correctes de la boue dépend du
pourcentage dans celle-ci de particules solides.
En fin de circuit, la boue doit donc être débarrassée des cuttings, et nettoyée afin de pouvoir
ensuite être réinjectée dans le puits. Pour se faire, la boue passe à travers plusieurs
composants comme des tamis vibrants, des dessableurs, ou des centrifugeuses. Le nombre
et la taille de ces éléments sont à définir en fonction des volumes et compositions de boues
prévues à chaque phase du forage.
124
Figure 39 : Schématisation du cycle du fluide sur un site de forage (Ogem Equipment)
6.8.2 Traitement de la boue
La boue de forage, sera traitée par bordereau de gestion et traitement selon la rubrique ICPE
2720 "Installation de stockage de déchets résultant de la prospection, de l’extraction, du
traitement et du stockage de ressources minérales ainsi que de l’exploitation de carrières
(site choisi pour y accumuler ou déposer des déchets solides, liquides, en solution ou en
suspension)".
Il existe plusieurs façons d'éliminer ou de séparer les solides de la boue, dont le plus courant
et le moins couteux résulte de procédés mécaniques.
L'ensemble est constitué d'appareils installés en série. Le circuit de la boue passe au moins
une fois dans chaque appareil. Cette chaine de procédés (Figure 40) est mise en route dès le
1er mètre foré.
125
Figure 40 : Exemple de flowchart de la réduction du taux de solides dans la boue
1-Pompes de circulation ; 2-Tamis vibrants ; 3-Dessableurs ; 4-Dessilteurs ; 5-Convoyeur de
déblais ; 6-Centrifugeuse ; 7-Pompes de circulation axiales ; 8-Degazeur
Le flot de boue suit le circuit de traitement, de façon à séparer les particules de solides issus
de la foration de la roche, en séparer les éléments du plus grossier au plus fin. Les
caractéristiques de la boue sont fréquemment contrôlées, de façon à les maintenir
constante. Certains produits peuvent être rajoutés, de façon à réajuster ses caractéristiques
physico-chimiques à leurs valeurs initiales.
En fin de forage, la plupart des boues de forage est éliminée, même si certaines sont traitées
et réutilisées. Avant réutilisation, la teneur en hydrocarbures, la teneur en humidité, la
salinité et la teneur en argile des boues sont contrôlées en vue d'une future utilisation. Le
traitement final des boues est confié à une entreprise spécialisée.
6.8.3 Traitement des déblais
Conformément au chapitre I relatif au titre "Entreprises extérieures" du RGIE, le traitement
des déblais suivra les recommandations établies par la réglementation.
Par ailleurs, les déblais de forage, au même titre que la boue de forage, seront traités par
bordereau de gestion et traitement selon la rubrique ICPE 2515 " Broyage, concassage,
criblage, ensachage, pulvérisation, nettoyage, tamisage, mélange de pierres, cailloux,
126
minerais et autres produits minéraux naturels ou artificiels ou de déchets non dangereux
inertes".
Les déblais de forage sont constitués de roche broyée revêtue d'une couche de fluide de
forage. Ils sont séparés de la boue comme décrit dans le paragraphe précédent. Le volume
total de déblais résiduel est estimé à 1500 m3 par puits.
Leur traitement sera réalisé avec une priorité donné à la valorisation en matériaux de
construction, sous réserve des analyses réglementaires d’innocuité A défaut, ils peuvent être
stabilisés par ajouts de cendres, de ciment, ou d'autres matériaux afin de faciliter leur
manipulation et leur envoi en centre d’enfouissement de déchet inerte.
6.9 Diagraphies
6.9.1 Wireline/Diagraphies au câble
Le programme de diagraphies au câble suivant s'appuie sur l'acquisition de mesures
effectuées sur le forage de Cronenbourg. Ce programme est à titre indicatif, modifiable au
vue des résultats donnés par la 1ere phase d'étude du puits VDH-GT1 :
Type de mesure
Gamma Ray
Log de cimentation
Diamétreur
Sonic
Thermométrie
Neutron-densité
Pendagemétrie continue
Repeat formation tester
VSP
Imagery
Profondeur
(m/MD)
Top
Bottom
0
TD
0
TD
190
TD
0
TD
190
TD
190
TD
3730
TD
3730
TD
0
TD
3730
TD
3870
TD
Observations
Bundsandstein / Permien
Permien/Socle altéré au
voisinage et dans la faille
Tableau 23: Programme prévisionnel de diagraphies au câble
Les dénominations et caractéristiques exactes des outils seront définies selon l'entreprise de
diagraphies contractée pour ces opérations.
Les profondeurs sont indiquées à titre prévisionnel, et seront susceptibles également d'être
modifiées en cours de forage, selon les profondeurs reconnues des formations atteintes.
127
6.9.2 Logging While Drilling (LWD) et Measurement while Drilling (MWD)
Les MWD (Measurement while Drilling) sont des outils qui permettent d'évaluer certaines
propriétés physiques des formations (généralement la pression, la température et la
trajectoire du forage en 3D) Des outils de diagraphies seront descendus en cours de forage,
afin de déterminer au fur et à mesure de l'avancement :
-
la bonne réalisation de la trajectoire,
les limites des formations traversées,
les faciès litho-stratigraphiques rencontrés.
Ils permettent d'évaluer certaines propriétés physiques de la formation (généralement la
pression, la température et la trajectoire du forage en 3D pour les outils MWD et porosité,
rayons gamma, vitesses soniques, pour les outils LWD) à mesure que l'on fore la roche. Ces
données sont transmises à la surface via des pulsions.
Le programme prévisionnel de LWD/MWD est le suivant, par phase :
Phase de forage
Phase 36''
Phase 26''
Phase 20''
Phase 17''1/2
Phase 12''1/4
Top
m/MD
0
190
1044
2109
3868
Bottom
m/MD
190
1044
2109
3868
4500
LWD-MWD
Ø
GR PS induction + MWD (intermittent)
GR PS induction + MWD
Tableau 24 : Programme prévisionnel du MWD/LWD
Ce programme sera modifié et adapté en fonction des précisions qui seront apportées par la
phase de finalisation du programme de forage.
6.10 Profil sismique vertical
Le profil sismique vertical (VSP) est la mise en œuvre de sismique de puits la plus
couramment utilisée. Cette mise en œuvre nécessite une source sismique située en surface,
un géophone de puits ancré successivement à différentes cotes profondeur. La source a une
position fixe. Elle est en général située à l'aplomb du géophone de puits quelle que soit sa
profondeur. La sismique de puits a une résolution verticale métrique à décamétrique et une
investigation latérale de quelques dizaines à plusieurs centaines de mètres.
Le programme exact de VSP sera détaillé ultérieurement, résultant des études préalables
réalisées en amont du forage du pilote géothermique et également susceptible d'être
modifié au vu des résultats obtenus lors du forage.
Cependant, un VSP sera réalisé dans un premier temps au droit du réservoir, ainsi qu'à la
profondeur finale atteinte.
Dans un second temps, en cours d'exploitation, le VSP est un des outils pressentis pour
permettre de mesurer l'avancée du front froid. Dans cette optique, un VSP sera réalisé
régulièrement au cours de l'exploitation.
128
7. METHODES D’EXPLOITATION ENVISAGEES
7.1 Exploitation du gîte géothermique
La difficulté principale des réservoirs géothermiques visés est de maitriser
technologiquement le débit, dans un contexte de perméabilité naturellement faible et
incertaine, en dehors d'une porosité et d'une perméabilité de fractures.
La technologie devra être, d'un point de vue environnemental et sociétal, acceptable, en
particulier ne pas engendrer de risque de micro sismique. La méthode passera par un
nettoyage régulier du réseau naturel de fissuration.
Fonroche n'envisage pas le recours à la fracturation hydraulique pour exploiter le
gisement.
L’exploitation du gîte sera envisagée après une période de test longue durée avec la
centrale de production d’électricité et de chaleur en surface. La durée des tests longs durés
intégrée dans la présente demande de travaux miniers est de 3 ans.
Le principe de la solution retenue est de construire des drains suffisamment long dans les
zones réservoirs pour générer la perméabilité nécessaire, qui sera le cas échéant amélioré
par l’acidification., Le puits producteur puisera le fluide chaud dans une faille principale et le
puits injecteur réinjectera dans une autre faille ou dans la même faille, mais en conservant
une distance de sécurité pour éviter un court circuit thermique.
Pendant la production, la perméabilité du réservoir sera contrôlée par le débit et
rabattement. Si une baisse significative de production est pressentie, une acidification
complémentaire sera mise en œuvre. Ces travaux feront l’objet d’une demande de travaux
d’exploitation, dans le cadre de la future concession.
En conclusion, cette méthode permettra de générer un flux thermique suffisant, associé à un
débit de 350 m3.h-1 minimum pour produire la puissance primaire cible et garantir les 30 ans
visée pour la rentabilité, et de maitriser le circuit du fluide caloporteur. Le but est de
minimiser l’aléa géologique.
Pour ce faire, un périmètre de protection est demandé dans la présente DODT pour définir la
zone qui sera impactée par le rayon d’influence de pression et de température.
129
7.2 Exploitation en surface
Dans le cadre du projet d’implantation d’un doublet géothermique sur la commune de
Vendenheim, au niveau de l’ancienne raffinerie de Reichstett, le doublet projeté vise à une
valorisation de l’énergie géothermique, décrite dans les paragraphes suivants.
7.2.1 Principes de valorisation
La localisation de nos demandes de permis miniers résulte d’une adéquation entre un
potentiel géologique et un potentiel surface. Par potentiel surface, il faut comprendre la
présence à proximité de la future unité de cogénération géothermique de consommateurs
thermiques. Plus ils sont nombreux, plus l’optimisation de la valorisation de l’énergie
géothermique sera importante.
7.2.1.1 Généralités :
Il convient dans un premier temps de préciser que le fluide géothermal n’est pas valorisé
directement, mais pas l’intermédiaire d’un fluide caloporteur, dont la fonction est de
transporter les calories, ou la chaleur, et qui est simplement de l’eau de ville. En effet, les
calories du fluide géothermal, et donc la chaleur de la Terre, sont échangées avec cette eau
de ville au niveau d’un échangeur thermique pour être par la suite distribuée aux différents
utilisateurs. Ainsi, il n’y a aucun échange de matière entre le fluide géothermal et l’eau du
réseau, les deux étant hermétiquement séparés et donc jamais en contact.
Fluide géothermique à
valoriser après al
production électrique
Echangeur thermique
Fluide géothermique
refroidi
Eau de Ville / eau du
réseau réchauffée
Eau de Ville / eau du
réseau froide
Transfert de calories
Figure 41 Schéma de principe d'un échange thermique
Une fois valorisé, le fluide géothermal refroidi est réinjecté dans le réservoir souterrain. La
nature chimique de ce dernier n’est en aucun cas modifiée, seule la température est
diminuée, ce qui supprime tout impact environnemental du procédé. Par ailleurs, la zone
autour de l’échangeur géothermique sera contrôlée, et seul le personnel formé et protégé
en aura l’accès afin d’éviter tout relâchement du fluide géothermal dans l’environnement.
130
7.2.1.2 Production électrique :
Le fluide géothermal est puisé à une température et un débit suffisants pour permettre la
production simultanée d’électricité et d’énergie thermique. Ce dernier passe dans un
premier temps dans un échangeur dans lequel il échange ses calories avec le fluide de travail
d’un cycle thermodynamique. Avec l’élévation de température, le fluide de travail se
vaporise et est dirigé ensuite vers une turbine pour la mettre en rotation. Cette rotation
entraîne un alternateur qui au niveau du générateur produit de l’électricité.
Plus précisément, le cycle thermodynamique utilisé sera du type ORC (ou autre en fonction
de l’optimisation globale du site). Ce cycle est parcouru par un fluide de travail constitué de
quatre processus réversibles :
Fluide de travail
3
Turbine
Générateur
Eau
géothermale
2
Eau de
condensation
Echangeur de
chaleur
Evaporateur
1
4
Echangeur de
chaleur
Condensateur
1. Compression du fluide de travail dans la pompe de circulation
2. Evaporation du fluide de travail dans l’évaporateur – absorption de l’énergie
géothermique
3. Détente de la vapeur dans la turbine pour la production d’électricité au générateur
4. Condensation de la vapeur au condensateur – évacuation de l’énergie thermique
résiduelle de condensation.
L’électricité ainsi produite est injectée sur le réseau national.
7.2.1.3 Production thermique:
La production d’électricité est donc directement liée à la quantité de chaleur transmise dans
l’échangeur géothermique et donc, de la température à laquelle le fluide géothermique
ressort de l’échangeur.
131
C’est à cette température résiduelle que la valorisation thermique peut se faire. En effet, la
température résiduelle, encore relativement importante (entre 112°C et 80°C) peut être
utilisée pour couvrir des besoins de chauffage, ou de climatisation, au travers de réseaux ou
de consommateurs direct, des besoins de process pour des hôpitaux ou des industries.
Nos unités peuvent ainsi alimenter en chaleur les réseaux de chaleur ou de froid urbain,
existants ou en cours de construction, dans les but de maximiser la part d’énergie
renouvelable de ceux-ci.
La zone de Vendenheim est et sera hautement énergivore au travers de réseaux de
chauffage urbain existants ou en cours de construction (Ill, Ried, Wacken) et reliables
directement par des installations d’interconnexion existantes. Il existe également des projets
d’urbanisation à venir (Réaménagement de l’ancien site de la raffinerie de Reichstett).

Le réseau de chauffage du Wacken :
Wacken est un quartier du nord de Strasbourg qui participe pleinement à l’identité culturelle
et au patrimoine de la ville puisqu’on y trouve le Parlement européen, la cité-jardin
Ungemach ou encore le siège d’Arte.
Wacken est aussi au centre d’un projet ambitieux d’un nouveau quartier d’affaires
international de 200 000 m2 ainsi que d’un réseau de chaleur et/ou de froid afin de subvenir
aux besoins de cet ensemble urbain très diversifié.
La Communauté Urbaine de Strasbourg travaille actuellement à la mise en place d’un réseau
de chauffage urbain pour alimenter ce quartier.
Les premières discussions avec la Communauté Urbaine de Strasbourg (CUS) ont mené à
prendre en compte un régime de température de 95°C – 75°C sur le réseau.
A ce jour, une chaudière biomasse de 6 MW est envisagée pour subvenir aux besoins du
réseau de chaleur en base et avec une chaudière gaz naturel de 13 MW en complément,
utilisée en appoint et secours. Ce scénario offrirait une couverture EnR&R d’environ 85%
grâce à la biomasse.
La solution géothermique permet de s’affranchir de la contrainte d’approvisionnement en
biomasse et de réduire fortement les coûts d’investissement et les frais d’exploitation du
projet. Le prix de la chaleur proposé dans cette solution est à la fois compétitif et plus stable
que celui du bois et des autres énergies fossiles, la géothermie ne subissant que très peu
d’inflation.
Une étude « heure par heure » des besoins du réseau de chaleur du Wacken a été réalisée
afin d’estimer au plus le potentiel géothermique valorisable, ainsi que la production
électrique.
132
9 000
8 000
Puissance appeléeen kW
7 000
6 000
5 000
4 000
3 000
2 000
1 000
0
1
1001
2001
3001
4001
5001
6001
7001
8001
Heures
Figure 42 : Profil horaire d'appel de puissance sur le réseau

Les réseaux du Ried et de l’Ill
Sur le parcours du réseau d’alimentation en chaleur du secteur Wacken, il sera envisageable
de raccorder également deux réseaux privés, exploités par Cofely et Idex, respectivement les
réseaux du Ried et de l’Ill. L’énergie aujourd’hui consommée étant principalement fossile, il
sera possible d’augmenter la couverture renouvelable tout en diminuant le tarif pour
l’abonné.
Par extension, l’ensemble des réseaux de la région strasbourgeoise pourront être alimenté
en chaleur depuis ce site de production grâce à diverses interconnexions.

Fonctionnement du réseau hors saison d’hiver
Les besoins d’un réseau de chaleur n’étant pas constants tout au long de l’année, la
température nécessaire à la couverture de ces besoins oscille entre une température de
consigne et une température minimale lorsque les besoins sont moindres.
Il est donc judicieux de faire varier la température de sortie du cycle, et donc la production
électrique, afin de prioriser et maximiser la production thermique sur le réseau. Cette
variation, précisée sur le schéma suivant, est réalisée entre 112°C et 80°C. Il est important de
noter que la priorité est donnée à la production thermique, pour assurer constamment la
température nécessaire à la couverture des besoins du réseau.
133
350m3/h – 175°C
Production électrique
Echangeur thermique 1
Cycle
thermodynamique
Energie de condensation
350m3/h – Entre 112°C et 80°C
Echangeur thermique 2
Energie thermique
350m3/h – Entre 60°C et 70°C
Energie géothermique
valorisée
Figure 43 Schéma de principe du procédé de cogénération géothermique
Il est important de préciser que l’énergie thermique de condensation, abondante mais
disponible à faible température (30°C) peut être valorisée également sur le réseau pour
augmenter la part d’énergie renouvelable dans le mix énergétique. Pour élever la
température de valorisation jusqu’à 110°C, des pompes à chaleur haute température
peuvent être ajoutées au procédé pour augmenter la puissance en eau chaude disponible.
Enfin, en période estivale principalement, lorsque les consommations de chaleur sont
faibles, il pourra être envisagé de produire du froid afin de subvenir à d’éventuels besoins de
climatisation. Cette production peut se fait sur la même énergie thermique, au niveau de
l’échangeur 2, par l’intermédiaire de groupes à absorption. Le confort s’améliorant dans les
secteurs tertiaires mais également pour les logements, la demande en climatisation
s’accroît. L’énergie géothermique apparaît comme une solution sérieuse pour couvrir ces
besoins relativement énergivores.
Par ailleurs, pour palier à la saisonnalité de ces besoins, il est intéressant et judicieux de
répondre aux besoins d’industriels énergivores ou hôpitaux, qui consomment tout au long
de l’année. Les industriels en place et souhaitant s’installer sur la zone de la raffinerie de
Reichstett font figure de cibles potentielles pour valoriser l’énergie géothermique.
134
7.2.2 La protection environnementale au cœur du projet
L’énergie d’origine géothermique est réputée vertueuse, elle l’est d’autant plus ici car elle
est co-générée. L’énergie thermique géothermique valorisée est :
-
économique : 30% moins cher que le gaz naturel
stable : entièrement décorellée des énergies fossiles et donc peu sujette aux
inflations diverses
100% renouvelable
vertueuse : émission atmosphérique de 0 g CO2/kWhth valorisé
disponible 8400 heures par an contrairement aux autres énergies renouvelables
nettement plus intermittentes
deux fois moins cher que la chaleur issue d’une unité « classique » de géothermie
valorisant uniquement l’énergie thermique.
135
136
ANNEXE
ANNEXE 1 : Courrier de Brownfield à Fonroche Géothermie
ANNEXE 2 : Référence forages géothermique HAS
ANNEXE 3 : Références forage d’eau HAS
H. A. S.
Deep Drilling Operations / Water Wells
Excerpt of our references:
Reservoir Wells
(Lagerstättenbohrungen)
Ahlen
Mining Society Eschweiler
(Eschweiler Bergwerksverein)
Mining Companies Westfalen, Herzogenrath.-K.
(Bergwerksbetriebe Westfalen, Herzogenrath-Kohlscheid)
Alsdorf
Mining Society Eschweiler
(Eschweiler Bergwerksverein)
Lignite Mine Anna, Herzogenrath.-K.(Braunkohlengrube Anna, Herzogenrath-Kohlscheid)
Baden
National Co-operative for storage
of radioactive waste, Baden (Switzerland)
(Nationale Genossenschaft für die Lagerung
radioaktiver Abfälle, Baden -Schweiz)
Bonn
Uranium –Mining-GmbH & Co. KG.
(Uranerzbergbau GmbH & Co. KG)
Borken
Preußische Elektrizitäts AG, Hannover
Bad Driburg
Messer Griesheim GmbH, Krefeld
Bad Driburg-Herste
AGA-Gas GmbH
Dortmund
Ruhrkohle AG, Mining AG, Westfalen
(Ruhrkohle AG, Bergbau AG Westfalen)
Eisenberg
Office for Research of Ground
in Niedersachsen, Hannover
(Nieders. Landesamt für Bodenforschung, Hannover
Geol. Landesamt Rheinland-Pfalz, Mainz)
Erfurt
Gera-Gravel GmbH
(Gera-Kies GmbH)
Essen
Ruhrgas AG/Pipeline Engineering
Frankenthal
Saar-Ferngas AG, Saarbrücken
Frechen
Quartz-Company GmbH
(Quarzwerke GmbH)
H. A. S.
Freiburg i. Br.
Geological Office Baden-Württemberg
(Geologisches Landesamt Baden-Württemberg)
Gorleben
Physical-Technical Federal Office, Braunschweig
(Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig)
German Society for Construction and
Operation of Ultimate Deposits for Waste, Peine
(Deutsche Gesellschaft zum Bau und Betrieb von
Endlagern für Abfallstoffe mbH, Peine)
Göttingen
Ziegel- und Klinkerwerk Hente und Spies GmbH
Großalmerode
Vereinigte Großalmeroder Tonwerke
Hannover
Office for Research of Ground in Niedersachsen
(Niedersächsisches Landesamt für Bodenforschung)
Hannover
Preußische Elektrizitäts AG
Hannover
Federal Office of Geology and Raw Materials
(Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe)
Heringen
Kali und Salz AG, Werk Wintershall
Herne
Ruhrkohle AG, Mining AG Lippe
(Ruhrkohle AG, Bergbau AG Lippe)
Hönningen Bad
Kali-Chemie AG
Hönningen Bad
Carbonic Acid Company
Rud. Buse GmbH & Co
(Kohlensäure-Werke Rud. Buse GmbH & Co)
Hope
Company for Construction and Operation
of Cavern Storage’s, Hannover
(Kavernen-Bau und Betriebs-GmbH, Hannover)
Hückelhoven
Gewerkschaft Sophia-Jacoba, Colliery
(Gewerkschaft Sophia-Jacoba, Steinkohlenbergwerk)
Kassel
von Waitz GmbH & Co. KG., Zeche Hirschberg
Kassel
Kali und Salz AG
Korbach
Gewerkschaft Waldecker Eisenberg
Krefeld
Messer Griesheim GmbH
H. A. S.
Krefeld
Geological Office Nordrhein-Westfalen
(Geologisches Landesamt Nordrhein-Westfalen)
Marl
Gewerkschaft Auguste Victoria,
Mineral Coal Mining
Gewerkschaft August Victoria, Steinkohlenbergbau)
München
Geological Office Bayern
(Bayerisches Geologisches Landesamt)
Neuhof
Kali und Salz AG, Werk Neuhof/Ellers
Nieheim
Carbonic Acid Company
Rud. Buse GmbH & Co. Company, Horb/Eyach
(Kohlensäure-Werke Rud. Buse GmbH & Co., Werk Horb/Eyach)
Philippsthal
Kali und Salz AG, Company Hattorf
(Kali und Salz AG, Werk Hattorf)
Remlingen
Society for Radiology and Environment mbH,Munich;
(Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung mbH, München)
Institute for Deep-Storage’s, Braunschweig
(Institut für Tiefenlagerung, Braunschweig)
Siershahn
Villeroy and Boch GmbH, Mining
(Villeroy und Boch GmbH, Grubenbetrieb)
Uttershausen
Edith Kimm, Kassel
Wiesbaden
Office for Research of Ground in Hessen
(Hessisches Landesamt für Bodenforschung)
Wuppertal
Limestone Mine H. Oetelshofen GmbH & Co.
(Kalkwerke H. Oetelshofen GmbH & Co.)
Zürich
Swissgas Storage AG, Switzerland
(Swissgas Speicher AG, Schweiz)
ANNEXE 4 : Références appareil TI350 HAS
References H. Angers Söhne Drilling and Well Construction LTD.
Project
Type of performed
service
Depth [MD]
Süddeutsche Geothermie-Projekte GmbH
Hans-Stießberger-Straße 2a
85540 Haar bei München
Geothermalproject Dürrnhaar
GT 1
Drilling and
Testing
4.393 m
Contact: Mr. Wachter
Tel. +49/ 893 839 3227
Geothermalproject Dürrnhaar
GT 2
Drilling and
Testing
4.513 m
Großbuchholz GT1
Project GeneSys
Drilling and
Testing
3.901 m
Geothermalproject
KWD GT 1
Drilling and
Testing
4.937 m
Geothermalproject
KWD GT 2
Drilling
4.991 m
Geothermalproject
KWD GT 2a
Drilling and
Testing
5,133 m
Geothermische Kraftwerksgesellschaft Traunreut
Hochreit 51
83368 Traunreut (St. Georgen)
Geothermalproject
Tr GT 1
Drilling and
Testing
Contact: Mr. Giese
Tel. +49/ 8669 78 67 165
Geothermalproject
Tr GT 2
Drilling and
Testing
Contracting Authority
Federal Inst. for Geosciences & Natural Resources
Stilleweg 2
30655 Hannover
Time
Nov. 2007 Mar. 2009
Jun. 2009 Dec. 2009
Contact: Mr. Jatho
Tel. +49/ 511 643 2345
GEOenergie Kirchweidach GmbH
Blumenstraße 16
93055 Regensburg
Contact: Mr. Gubo
Tel. +49/ 941 591896-800
5.067 m
5.413 m
Nov. 2010 Dec. 2011
Jan. 2012 Apr. 2013
ANNEXE 5 : Liste non exhaustive des entreprises intervenantes
Services
1 Directionnal drilling
2 Mud
MWD / LWD
Computalog drilling services
Baker Hughes (Inteq)
Micon
NCS
Schlumberger (Geoservices - Anadrill)
Scientific
Halliburton (Sperry-Sun)
Target
Transmark
Tronico
Weatherford
Deviation
Drilling-system
EDS (Maersk) (Transmark)
Geoservices
Schlumberger
Target
Weatherford
Whipstock
Baker Hughes
GOT
Schlumberger
Weatherford
AMC
Baker Hughes (Atlas)
Halliburton (Baroid)
NOV (STBH2O)
Schlumberger (MiSwaco, IDS)
Petrochem
Sagemines
Sirius
3 Casings & liners
ITECO
Dalmine (Tenaris)
Franks
MOCS drilling
PPC (petroleum pipe company)
Reiner
Serco
Vallourec Manessmann
Vost Alpine
Weatherford
4 Liner Hangers & Packers
Backer Hughes
DEW
Franks Lindsay
German Oil Tools
Halliburton
Liner Hanger associated equipment
Schlumberger
TIW ?
Weatherford
5 Cementing
Baker Hughes (BJ)
Schlumberger (Dowel)
Fangmann
Halliburton
MB Petroleum Services LLC
SAPS ?
Weatherford
6 Well heads
Aker
Cameron
Drillquip
FMC
Hartmann
Normec
Robke
T3
Weatherford
7 ESP-LSP
Allweiler
Canadian advanced ESP
Baker Hughes (Centrilift)
Flowserve
Gabarino
Goulds
KSB
LSP Icelandic
Schlumberger (Reda)
SIHI Sterling
SPX (Clide Union)
Torishima
Travaini
3M
8 Cuttings & Waste management
NOV (STBH2O)
Baker Hughes (CKS)
Clamens
Schlumberger (Mi-Swaco, Dresco)
Sirius
9 Mud logging
Datalog
Geo Data
Geo RS
Geokrak
Geo-log
Schlumberger (GeoService)
Petro service
Petron
Weatherford
10 Electrical logging
Baker Hughes (Atlas)
BLM
Flodim
Halliburton
Schlumberger
SDP logging
SEMM Logging
Weatherford
11 Casing running services
Baker Hughes (BJ)
Franks
GOT (GTS)
SMB
Weatherford
12 Well test
Acidification
Baker Hughes (BJ)
Fangmann
Geoservice production
Halliburton
Weatherford
Ait lift
Anger's Söhne
BJ Services
Forage Massé
Halliburton
Weatherford
ESP - LSP test
Weatheford (Artificial lift)
Canadian advanced ESP
Baker Hughes (Centrilift)
Flowserve
Goulds
LSP Iceland
Schlumberger (Reda)
SPX (Clide Union)
13 Coring
Anger's
Corpro
Halliburton (DBS Security)
DTI
Geoservices
MB Petroleum
Schlumberger
Varel
14 Packer production
Baker Hughes
Schlumberger (Camco)
GOT
Halliburton (PES)
TAM
Weatherford
16 Drill bits
Baker Hughes (Christensen)
Halliburton (DBS Security)
DTI
GPS Oil Tools
NOV (ReedHycalog)
Schlumberger (Smith Bits, Geodiamond)
Spibo
Varel
17 Drilling Jars
NOV
NCS
Schlumberger
Target
Weatherford
18 Fishing
Baker Hughes
Drillstar
DTI
Weatherford (Enterra)
NOV
NSC
Schlumberger (Smith Drill, Completion)
Target
The Red Baron
19 Control & repair
ITS
Bakker
NSP
Tuboscope
ZMP
20 Casing drilling
Baker Hughes
Schlumberger
Weatherford
21 Managed pressure drilling
Baker Hughes
Schlumberger
Weatherford
22 Float equipment
GOT
Schlumberger
Weatherford
ANNEXE 6 : Montage tête de puits et BOP
1.2. Well head program
CONFIDENTIAL
Fonroche Géothermie - 2 avenue Pierre Angot - 64053 Pau - FRANCE
3
CONFIDENTIAL
4
CONFIDENTIAL
5
CONFIDENTIAL
6
CONFIDENTIAL
7
CONFIDENTIAL
8
ANNEXE 7 : Liste des équipements du rig
B-004
(TI-450 Box-on-Box)
Technical specification
- after upgrade to 450mt hook load and 7.500psi HP system -
Technical Specification B-004 after Upgrade 450mt / 7.500psi
FORAGELEC
INDEX
A
Mast, substructure, hoisting system, pipe handling system and accessories
B
Rotary system
C
Mud pump and stand pipe system
D
Mud system
E
Energy supply
F
Well control
G
Drill string
H
Handling tools
I
Connection tools
J
Slips
K
Measurement and control tools
L
Safety equipment
M
Camp
N
Workshops
O
Pipe racking System
P
Skidding System
Q
Others
2014.05.20-FINAL.xlsx
page 2/25
A
MAST, SUBSTRUCTURE, HOIST SYSTEM, PIPE HANDLING SYSTEM
A1
Mast
Manufacturer
Type
Year of manufacture
Max wind
Free Height (maximum)
Free height (minimum)
Hook load
A2
FORAGELEC
Herrenknecht Vertical
HV Twin Profile
2007
22 (m/s) with max. 3500 kN
37 (m/s) with max. 114 kN
57 (m) with fully extended cylinders
52 (m) upper mast height with lowered cylinders
450 (mt)
Substructure
Manufacturer
Type
Year of manufacture
Box-on-Box
2007
Distance between boxes
4 (m)
Rig floor height
8,9 (m)
Free height below RT
8,1 (m)
Rotary table rating
450 (mt)
2
Surface load of the rig floor
5 (kN/m )
BOP-hoisting
2x Monorail-crane
Stactic load capacity
245 (kN)
Hoisting height
7 (m)
A3
A4
Hoisting system
Manufacturer
Type
Year of manufacture
Double cylinder system
2007
Stroke
Velocity
Power
Hook load
Brakes
22 (m)
0,7 (m/s)
1600 (kW)
450 (mt)
hydr. lowering break valve
Auxiliary winch
Quantity
Manufacturer
Type
Rope tension
A5
1
EMCE
MC305H (hydr.)
39,2 (kN)
Auxiliary crane
Quantity
Manufacturer
Type
Extending stroke hydr.
Lifting capacity (max)
Range (max)
1
Palfinger
32080 M 4(C) (hydr.)
4 (pieces)
8500 (kg)
12,1 (m)
page 3/25
A6
FORAGELEC
Iron Roughneck
Quantity
1
Manufacturer Herrenknecht Vertical / Weatherford
Type
TorqueWrench 10-100IR (hydr.)
Range
Turn torque (max)
Break angle (max)
2 7/8 - 9 5/8"
135 580 (Nm with 9 5/8")
40 (°)
Mud bucket incl. Sealing 3,5" & 5,5"
Clean & dope unit
A7
Pipe handler
Quantity
Manufacturer
Max. lifting power
Range (diameter)
Range (length)
A8
Automated
Automated
1
45 (kN)
2 7/8 - 24"
DP doubles range 2
Casing range 3
Totco line
Quantity
Manufacturer
Type
1
to be defined
CJ8000 (F)
Line diameter
Power
Length
Max load
2,5
15
8000
611
mm
kW
m
kg
page 4/25
B
ROTARY SYSTEM
B1
Top drive
Manufacturer
Modell
Drive
Power
Static load rating
Dynamic load rating
Press force
Breaking torque
Torque max.
Torque (continuous)
Rotation max.
Free opening
Shaft thread
Pressure max
B2
B3
FORAGELEC
HV TD H 500-1000
hydraulic
800
450
350
160
100 000
62 000
42 600
220
3 1/2"
7 5/8
7500
(kW)
mt
mt
mt
(Nm)
(Nm) @ 97rpm
(Nm)
(min -1)
API Regular
psi
Cathead (Eazy Torque)
Manufacturer
Model
Type
HV DT 953-4.450 H
Hydraulic
Range
Torque (max)
Break angle (max)
3 1/2 - 9 1/2" HWDP
120 125 (Nm)
40 (°)
Rotary table
Manufacturer
Type
HV DT 953-4.450 H
Opening
Static load rating
Drive
Input power available
Rotation max.
Inserts
37 1/2 (Inch)
450 mt
hydraulic
50 (kW)
-1
10 (min )
Power slips Type PS-500
page 5/25
FORAGELEC
C
MUD PUMPS AND STANDPIPE SYSTEM
C1
Mud pumps
Manufacturer
Model
TSP 80-120 triplex piston pump
Quantity
3
Engine
AC motor, VFD controlled
VFD location
In the Motor Control Container
Gearbox
OEM gear box – no transmission belt
Max. input per pump
1,200kW (1,600 hp)
Liner Sizes Available
4.5” - 8”
Pulsation Dampener
Hydrill K20-7500 or equivalent
Reset Relief Valve
3” 7,500 psi
Suction Strainer
8”
Discharge Strainer
5”
Suction Pulsation Dampeners
included
JIB Crane
included
Stroke Counter
included in rig instrumentation
Further mud pump characteristics
Horizontally center split pump body in enhanced buckling resistant welded design
One-piece crankshaft made of high-tensile forged steel
No internal gearing, no secondary shaft, therefore enhancement of durability and lower
maintenance requirement
Solid ball bearings from European Manufacturers
Spherical crossheads with guidance in bronze-calottes and exchangeable cylinder liners
Intermediate dumping chamber between power and fluid ends for longer lifetime
Fluid ends
Liners and valves are designed according to international expendable standards. Triple
split modules made of P 280 GH. Hydraulically operated liner clamping device for faster
and easier change of liners (optional). Hydraulically operated valve retainer (optional).
Noise protection included.
Operation properties
With 4,5” liner 1.115 l/min @ 7.500psi
With 5,5” liner 1.620 l/min @ 5.400psi
C2
Mud charging pumps
Quantity
Manufacturer
Model
Size
Location
Drive
C3
hp
3 (one per mud pump)
Mission Magnum
centrifugal pump
6” x 8” x 14”
on each mud pump skid
75 - AC motor
Standpipes
(Substructure manifold - rig floor manifold)
Quantity
Nominal pressure
Nominal bore
Nominal pressure
(psi)
(Inch)
(bar)
1
7 500
5
517
(Rig floor manifold - Loop)
Quantity
Nominal pressure
Nominal bore
Nominal pressure
(psi)
(Inch)
(bar)
1
7 500
5
517
(Cement pipe - substrucutre to rig floor)
Quantity
Nominal pressure
Nominal bore
Nominal pressure
(psi)
(Inch)
(bar)
1
5 000
3
317
page 6/25
C4
Mud hoses
(Mud pumps - mud pumps manifold to mud farm)
Quantity
Internal diameter
(Inch)
Nominal pressure
(psi)
Connections
length
(feet)
3
3,5
7 500
4" Fig 1502 male/male
approx. 10
(Mud pump manifold at mud farm - Substructure manifold)
Quantity
Internal diameter
(Inch)
Nominal pressure
(psi)
Connections
length
(feet)
1
4
7 500
approx. 21
(Rigfloor manifold - Standpipe)
Quantity
Type
Internal diameter
Nominal pressure
Connections
length
1
Single
4
7 500
approx. 12
(Stand pipes - goose neck)
Quantity
Type
Internal diameter
Nominal pressure
Connections
length
C5
FORAGELEC
(Inch)
(psi)
feet
(Inch)
(psi)
feet
1
Single
3,5
7 500
4" Fig 1502 male /male
57
Cellar Pump
Flow rate
Flow height
Necessary power
Pump rotational speed
m³/h
m
kW
rpm
30
5
1
1 439
page 7/25
D
FORAGELEC
MUD SYSTEM
Total volume
Max mud density
ATEX certification
(m³)
(kg/l)
445 (or 450 if option at 4x 50m3)
2 - 2,5
Zone 1 / Zone 2
Solid control system acc. Zone 1 (as per WEG EX zone
definition (refer to EX zone site layout sent 12.02.2014)
Mud tanks incl. permanent lighting, agitators etc. are
also zone 1, except of:
- 4 spotlights on the mix- / reserve tanks are Zone 2
- additional display for monitoring the tank levels at the
mud house which is located on one of the tanks is zone
2.
D1
Mud tanks
D 1.1
Shaker tank
Total volume
Compartment 1 shaker tank
Compartment 2 shaker tank
Sand trap
Agitators
- Quantity
- Power/Agitators
Quantity level sensors
D 1.2
D 1.3
D 1.4
Suction tank
Total volume
Number of compartments
Compartment 1
Compartment 2
Agitators
- Quantity
- Power/Agitators
Reserve tank
Volume
Agitators
- Quantity
- Power/Agitators
(m³)
(m³)
(m³)
(m³)
40
15
15
10
(kW)
2
2,5
2
(m³)
(m³)
(m³)
(kW)
(m³)
(kW)
Additional Reserve tanks
Quantity
Volume
Compartment 1
Compartment 2
Agitators
- Quantity
- Power/Agitators
Max mud density
ATEX certification
50
2
25
25
4
2,5
2
60
2
4
2,5
2
3 (or 4 if 50m3 option)
(m³)
(m³)
(m³)
(kW)
(kg/l)
65 (or 50m3)
2
32,5
32,5
4
11
2
2,5
Zone1
page 8/25
D2
Mixing system
Total volume
D 2.1
D 2.2
D 2.3
Mixing tank 1
Total volume
Compartment 1
Compartment 2
Compartment 3
Agitators
- Quantity
- Power/Agitators
Mixing tank 2
Total volume
Compartment 1
Compartment 2
Agitators
- Quantity
- Power/Agitators
Water tank
Quantity
Manufacturer
Type
Total volume
Level indicator
Charging pump
Water tank
Quantity
Total volume
D 2.4
D 2.5
FORAGELEC
(m³)
100
(m³)
50
3
7
13
30
(m³)
(m³)
(m³)
(kW)
(m³)
(m³)
(m³)
(kW)
(m³)
(kW)
4
2,5
3
50
2
25
25
4
2,5
2
1
In substructure
30
No- only overflow to mudfram
15
1
m3
50
Hoppers
Type
Quantity
MH-6-WVT
1 per Mixing Tank
Mixing pump
Quantity
Manufacturer
Type
Drive
1 per Mixing Tank
NOV
Magnum 8" x 6" x 14"
75
(kW)
page 9/25
D3
Mud cleaning system
D 3.1
Shakers
Quantity
Manufacturer
Type
Power
Quantity of screens / shaker
Screen area (total per 1 shaker)
D 3.2
Shaker with Multi cyclone
Quantity
Manufacturer
Type
Power
Quantity of screens / shaker
Screen area (total per 1 shaker)
Desilter Type
- Quantity cyclones
- Diameter of the cyclones
- Output capacity total
Desander Type
- Quantity cyclones
- Diameter of the cyclones
- Output capacity total
Charge pump(s)
- Quantity
- Manufacturer
- Type
- Power/Pump
D 3.3
D 3.5
D 3.6
2
Brandt
King Cobra 3x3
(kW)
cm2
(kW)
cm2
(Inch)
(lpm)
(Inch)
(lpm)
(kW)
Additional Shaker
Quantity
Manufacturer
Type
Max temperature
Quantity of screens
Screen area
D 3.4
FORAGELEC
Vacuum Degasser
Quantity
Manufacturer
Type
Output capacity
Mud gas separator (Poorboy)
Quantity
Manufacturer
Volume
Flow rate
Mud leg
max, temperature
Fluid
Decanter centrifuge
Quantity
Model
Output power
Voltage / Frequency
1,9
4
93 089
1
Brandt
King Cobra 20x4“/3x12“Cones
4
4
93 089
20x4“
20
4
4 731
3x12"
3
12
5 678
2
NOV
Magnum 8" x 6" x 14"
75
1
Mi Swaco or equivalent
PT Mongoose Pro or equivalent
°C
cm2
l/min
l
l/min
ft
°C
kW
V / Hz
140
4
around 105 000
1
Brandt
D-1000
3 783
1
Kopf
1 925
6 000
10
80
group I
2
LYNX 20-700 Decanter Centrifuge or equivalent
37
690 / 50
VFD controlled main drive for smooth start-up and accurate control of the bowl
speed.
VFD controlled back drive for accurate control of the differential speed.
VFD controlled feed pump.
Automated control by 2Touch Controller.
Support frame included
D 3.7
Flocking unit
page 10/25
Quantity
Total weight
Full automatic power supply
Max. power
working temperature
area temperature in standby
noise level
Transfer Pump BN 1-6L
FORAGELEC
kg
kW
°C
°C
dBA
pcs
1
2950
400 + N (Vac 3ph + N 50 Hz)
3,5
10 – 40
5 – 50
< 70
2
page 11/25
E
ENERGY SUPPLY
E1
Power source
Transformer unit
Type
Input voltage
Output power max.
Output voltage
Power factor correction
Transformers:
- Quantity
- Rating
- Frequency
Generator (1x Standby with grid supply)
Quantity
Electric power generator Type
Manufacturer / packager
Nominal voltage/Frequency
Power (continuous)
Output voltage
Diesel motor Type
Generator Type
E2
E3
FORAGELEC
(kV)
(kVA)
(V)
(Hz)
(V)
(kVA)
(V)
MC1
10 / 20
6 300
690
choked
2
2500 / 3150 kVA (with cross-flow blower)
50
1
X1850
SDMO
690VAC / 50Hz
1 540
690
MTU 12 V4000 G63
Leroy Somer 50-1 VL10C525
Quantity of gensets to be connected to the MCC
4x X1850
Additional Generators
Quantity
Nominal voltage/Frequency
Power (continuous)
Output voltage
Diesel motor Type
Generator Type
3
X1850
SDMO
690VAC / 50Hz
1 540
690
MTU 12 V4000 G63
Leroy Somer 50-1 VL10C525
(V)
(kVA)
(V)
VFD container
Manufacturer
Transformer
Conditioning cabinet
Control
Herrenknecht
DLHS 800F
Pegasus DX.W.U10.Z.1.S1
S7-400
Quantity / size of mud pumps to connect
3x 1.200kW
Emergency Generator
Quantity
Diesel motor Type
Generator Type
Power
at rotation
Tank volume
(kVA)
(V/Hz)
(l)
1
X 715 version II MICS-TELYS
SDMO
MTU 12 V2000 G23E
Leroy Somer LSA 491 M5
621
1500
500
page 12/25
E4
Diesel tanks
Main tank
Quantity
Volume
Additional tank
Quantity
Volume
Type
E5
(m³)
(m³)
1
20
1
20
Double wall
Compressors
Quantity
Type
Flow (net)
Operating pressure
Volume of compressed air reservoir
E6
FORAGELEC
(m³/min)
(bar)
(l)
2
GAE 30+8 E2 FF
5,58
4 bis 7,75
2 x 2000
Hydraulic power unit (HPU)
Quantity
Electric motors
- Make / Type
- Quantity
- Rated input power/motor
Hydraulic variable pump
- Make / Type
- Quantity
- Max. volume flow/pump
Total capacity of hydraulic tank
Cooling type
ATEX certification
1
(kW)
(l/min)
(l)
Elin / MKH735D04
4
500
Bosch Rexroth / L-A4VSO355
4x3
533
10 000
water-cooled
No ATEX certification for HPU components.
Explosion protection is guaranteed through
secondary measures:
HPU container is pressurized to guarantee that no gas
can enter the container.The door is secured by a key
switch.
Door opening / closing is indicated in the Driller's Cabin.
Gas sensors are installed outside the HPU container.
E7
Emergency HPU
Quantity
Electric motors
- Make / Type
- Quantity
- Rated input power/motor
Hydraulic variable pump
- Make / Type
- Quantity
- Max. volume flow/pump
Total capacity of hydraulic tank
1
(kW)
(l/min)
(l)
VEM / K21R280M4TWSKOHW
1
90
Linde / HPR 105-02 RLPP
1
241,5
1 200
page 13/25
F
WELL CONTROL SYSTEM
F1
Annular BOP n°1
Manufacturer
Type
Well pressure
Top Connection
Bottom Connection
Hyd. connection size
H2S-compatibility
F 1.1
Hyd. connection size
Lock method
Closing ratio
Volume to close
Volume to open
H2S-compatibility
(i)
(l)
(l)
(Inch)
(bar)
(l)
(l)
Shaffer
Wedgecover Spherical Blowout Preventer
13-5/8"
690 (10000 psi)
Studded, BX-159
Flanged, BX-159
152,02
123,56
YES
Single ram BOP n°2
Manufacturer
Type
Size
Well pressure
Top/ Bottom Connections
Outlet Connections
Lock method
Closing ratio
Volume to close
Volume to open
H2S-compatibility
F 2.2
(Inch)
(bar)
HRSB
Double Ram Blowout Preventer
20-3/4"
206 (3000 psi)
stud 6B R74
flange 6B R74
1) 4.1/16” x 21 MPa stud R3
2) blind flange
1“ NPT
manual
1 : 3.7
54,00
48,00
YES
Annular BOP n°2
Manufacturer
Type
Size
Well pressure
Top Connection
Bottom Connection
Volume to close
Volume to open
H2S-compatibility
F 2.1
(bar)
HRSB
20-3/4", Annular Blowout Preventer
206 (3000 psi)
stud 6B R74
flange 6B R74
1.1/2“ NPT
YES
Double ram BOP n°1
Manufacturer
Type
Size
Well pressure
Top Connection
Bottom Connection
Outlet Connections
F2
FORAGELEC
(Inch)
(bar)
(i)
(l)
(l)
Shaffer
Single Ram Blowout Preventer SL
13-5/8"
690 (10000 psi)
Studded BX-159/ Flanged, BX-159
Flanged, 2x 4-1/16" 10.000psi, BX-155
14" Pos-Lock operators with 10" booster installed
7,11
40,10
35,20
YES
Double ram BOP n°2
Manufacturer
Type
Size
Well pressure
Top/ Bottom Connections
Outlet Connections
Lock method
Closing ratio
Volume to close
Volume to open
H2S-compatibility
(Inch)
(bar)
(i)
(l)
(l)
Shaffer
Double Ram Blowout Preventer SL
13-5/8"
690 (10000 psi)
Flanged, BX-159/ Flanged, BX-159
Flanged, 4x 4-1/16" 10.000psi, BX-155
14" Pos-Lock operators with 10" booster installed
7,11
40,10
35,20
YES
page 14/25
F3
FORAGELEC
Rams / Packing Elements
13 5/8" 10.000 PSI
VARIABLE BORE RAM ASSEMBLY 5"-6 5/8'' DP
RAM ASSEMBLY 3 1/2" DP
RAM ASSEMBLY 7" CSG
RAM ASSEMBLY 9,625" CSG
PACKING ELEMENT 13 5/8"
SBR RAM Assy
1
1
1
1
1
1
set
set
set
set
pcs
set
1
1
1
1
1
set
set
set
set
pcs
20 3/4" 3.000 PSI
RAM ASSEMBLY 5,5" DP
RAM ASSEMBLY 13 3/8"CSG
RAM ASSEMBLY 13 3/8"
RAM ASSEMBLY 18"5/8 CSG
PACKING ELEMENT 20 3/4"
F4
Closing unit
Manufacturer
Total storage volume
Operating pressure max.
Hyd. Tank volume (max)
HP pump
- Quantity
- Volume
- Operating pressure max.
(l)
(bar)
(l)
(cm³/U)
(bar)
Herrenknecht
1 536
330
2600
HPR75-02RLPPB
2
75,9
420
page 15/25
F5
Choke and kill equipment
F 5.1
Choke Manifold
Manual shut-off valve
- Quantity
Manual shut-off valve
- Quantity
Manual shut-off hydr.
- Quantity
Hydraulic choke
- Quantity
F 5.2
F 5.3
F 5.4
F6
Choke line(s)
Choke-hose
H2S-compatibility
Manual gate valve
- Quantity
- Size
Hyd. gate valve
- Quantity
- Size
Flare
Height
Flare line
Ignition lance
Ignition system
Detonation pipe protection
Kill line(s)
Connection lines
Operational pressure max
H2S-compatibility
Manual gate valve
- Quantity
- Size
Hyd. gate valve
- Quantity
- Size
Analogue Manometer
Check valve
(bar)
690 (10000 psi)
4 1/16“x10000 psi wp
11
3 1/16“x10000 psi wp
1
3 1/16“x10000 psi wp
1
2
(bar)
10000 psi cwp
690 (10000 psi)
yes
(Inch)
1
4 1/16“ basis
(Inch)
1
4 1/16“ basis
(m)
(Inch)
Type
Type
Type
8,35
Flanged connection 4“
D-ZL 421
D-HG 400-65
DA-SB-T-300/150-IIA-P1,4-X3
(bar)
(Inch)
(Inch)
(bar)
3" 7500 psi cwp
690 (10000 psi)
Ja
2
2 1/16“ basis
1
2 1/16“ basis
0-700
4 1/16"
Preventer testing unit
Test equipment
Manufacturer/Type
Ratio
Operating medium
F7
FORAGELEC
(bar)
(i)
Maximator
900
1:151
Water
Drilling Spools
Spool 13 5/8''
Spool 20 3/4''
psi
psi
10 000
3 000
page 16/25
FORAGELEC
G
Drill string
G1
Kelly cock
G 1.1
Upper Kelly cock (under the top drive)
Nominal pressure
Activation
(psi)
ITAG
15000
remote
Lower Kelly cock (under the top drive)
Nominal pressure
Activation
(psi)
ITAG
15000
manual
G 1.2
G2
Drill string
G 2.1
Initial drill string package
DP
DP
DP
DP
DP
DP
DP
DP
HWDP
HWDP
DC
DC
DC
DC
SAVER SUB
SAVER SUB
SAVER SUB
G 2.2
DP-5,5/5,5FH-L9450-S135-24,7-.
DP-5,5/5,5FH-L2000-S135-24,7-.
DP-5,5/5,5FH-L3000-S135-24,7-.
DP-5,5/5,5FH-L4000-S135-24,7-.
DP-3,5/NC38-L9450-G105-15,5-..
DP-3,5/NC38-L2000-G105-15,5-..
DP-3,5/NC38-L3000-G105-15,5-..
DP-3,5/NC38-L4000-G105-15,5-..
HWDP-5,5/5,5FH-L9450-S??-61,63
HWDP-3,5/NC38-L9450-S??-26,2
DC-4,75/NC35-L9450-S??-50,0
DC-6,5/NC50-L9450-S??-90,0
DC-8,25/6,625REG-L9450-S??
DC-9,5/7,625REG-L9450-S??
7.625REG P-NC35 P
7.625REG P-NC50 P
7.625REG P - 5.5 FH P
360
2
1
1
30
1
1
1
10
12
18
20
9
7
2
2
2
jts
jts
jts
jts
jts
jts
jts
jts
jts
jts
jts
jts
jts
jts
jts
jts
jts
Additional 2 000m drill string
DP
DP-5,5/5,5FH-L9450-S135-24,7-.
212 jts
Lifting subs for DC´s (5 1/2" 18° DP Elevator), NC 50, 6 5/8" REG, 7 5/8" REG
Lifting plugs for DC´s (3 1/2" 18° DP Elevator), NC 35
Lifting subs (PIN) for crossovers 3 1/2 IF - 4 1/2" IF, NC 35, 6 5/8" REG, 7 5/8" REG
Lifting caps (BOX) for bit 3 1/2" REG - 7 5/8" REG
Wiper plates for DPs 3 1/2", 5 1/2"
page 17/25
G 2.4
FORAGELEC
Cross Overs
5 1/2" FH B
5 1/2" FH B
5 1/2" FH B
6 5/8" REG B
6 5/8" REG B
6 5/8" REG B
6 5/8" REG B
6 5/8" REG B
7 5/8" REG B
7 5/8" REG B
7 5/8" REG B
NC 50 B
NC 50 B
NC 50 B
NC 50 B
4 1/2"IF/NC 50 B
5 1/2" FH B
5 1/2" FH B
5 1/2" FH B
5 1/2" FH B
5 1/2" FH B
7 5/8" REG B
7 5/8" REG B
NC 38 B
NC 38 B
NC 38 B
5 1/2" FH B
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
NC 50 P
7 5/8" REG P
6 5/8" REG P
6 5/8" REG B
NC 50 P
7 5/8" REG P
7 5/8" REG P
5 1/2" FH P
6 5/8" REG B
5 1/2" FH P
NC 50 P
7 5/8" REG P
6 5/8" REG P
NC 46 P
NC 38 P
5 1/2" FH P
NC 38 P
18 5/8" BTC P
13 3/8" BTC P
9 5/8" BTC P
7" NVAM P
6 5/8" REG B
7 5/8" REG B
NC 35 P
NC 38 P
NC 50 P
2" FIG1502 Fem
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
pcs
Kellycock Rigfloor 5 1/2" FH
Inside Preventer Rig Floor 5 1/2" FH
page 18/25
H
HANDLING TOOLS
H1
Hydraulic Elevators
H 1.1
Double door elevator
Quantity
Manufacturer
Type
Type
Max load
DP Insert sizes
DC Insert sizes
FORAGELEC
(Inch)
(Inch)
Accessories
H 1.2
Links
Quantity
Manufacturer
Type
set
Max load
H2
Range
Tubulars
Weight
Extension
Accessories
with bushings 3"1/2 - 5"1/2
ft-lbs
Nm
(Inch)
(kg)
1 set
Blohm & Voss
BV-65
65 000
88 120
3"1/2 to 21"1/2
DP + Casings
220
LYES-8"-11,25"
LYES-11,75"-14,375"
HYES-8,25"-17"
H&LYES-18,625"-21,5"
2
Amteq
MPCH Type 6601-2
3
Lifting heads
Quantity
Manufacturer
Type & sizes
H6
(Inch)
(Inch)
Master bushings
Quantity
Manufacturer
Type
Set Bowls
H5
1
to be definied
to be definied
453 mt
Manual Tongs
Quantity
Manufacturer
Type
Max torque
H4
2 (1set each lenth)
Blohm & Voss
EL-API8C-PSL1-3,5"X108"
EL-API8C-PSL1-3,5"X120"
453 mt (500sht)
Spare hydraulic elevator
Quantity
Manufacturer
Type
Max load
DP Insert sizes
DC Insert sizes
Accessories
H3
2 (1x Frame1 + 1x Frame2)
Blohm & Voss
VES-SD-500-FRAME1-API8C (2 3/8"-9 5/8")
VES-SD-500-FRAME2-API8C (10 3/4"-20")
453 mt (500sht)
3,5" - 5,5"
4,75" - 6,5" - 8,25" - 9,5"
18,625"
HUK VES-SD-ELEVATOR
to be defined
to be defined
For all casing program's sizes
Casing circulating heads
Quantity
Manufacturer
Type & sizes
to be defined
to be defined
For all casing program's sizes
page 19/25
FORAGELEC
I
MAKE-UP BREAK-OUT UNIT
I1
HMBU
Quantity
Manufacturer
Type
Range
Torque (max)
Break angle (max)
J
SLIPS
J1
Power slip
J 1.1
Quantity
Manufacturer
Model
Type
Range
Max load
Additional floor height
H3
(Nm at 9 5/8")
(°)
hydraulic operated
mt
mm
2 7/8 - 9 5/8"
135 580
40
1
Blohm & Voss
PS-500
Automated
2,375" to 14"
453
460
Accessories
Guide plate assemblies
Centering system
J2
(hydr.)
1
Herrenknecht Vertical / Weatherford
HMBU 10-100IR
DP Sizes
CA-3,5"X3,5-DP
CA-5,5"X5,5-DP
CA-5,5"X5"-DP
DC Sizes
CA-4,75"SCHWERSTANGE ZIP LIFT
CA-6,75"X6,5"SCHWERSTANGE ZL
CA-8,25"SCHWERSTANGE ZIP LIFT
CA-9,5"X9,5"SCHWERSTANGE ZL
Casing Sizes
CA-9,625"X9,625"CSG
CA-7,625"X7"CSG
ZS-ABFANGKEIL-3,5"
HYDR.ZS-6,625"-7"-7,625"CSG..
DP slips
Rotary Slip 3 1/2"
Rotary Slip SDML 5 1/2"
J3
DC slips
Drill Collar Slip 4 3/4"
J4
Others
Link chain 3 1/2" - 10"
Spare Dies
page 20/25
FORAGELEC
K
MEASUREMENT AND CONTROL INSTRUMENTATION
K1
Drilling instrumentation
There is a drilling instrumentation software included for control and monitoring of drilling operations.
Manufacturer
Type:
Bohr instruments BV
DRILL – PRO software
It includes all relevant drilling parameters such as but not limited to:
(Details can be found in the visu screenshots provided in PDF.)
- Hoisting system
- Bit position
- Bit depth
- Hook load
- Drilling parameters
- WOB
- CPP
- Top Drive
- ROP
- Mud pumps and mud tanks
- Pipe handler and catwalk
- Gas monitoring as described in chapter K.3
- HPU (oil temperature, oil level, etc.)
- Mud flow
- Mud temperature
MCC / Transformer unit parameters are visualized in the MCC / Transformer unit container.
The BOP remote control panel is located in the Driller's cabin
K2
Data acquisition
Machine paramters are recorded permanently.
Every 6 hours, the parameters are saved in an excel sheet to an external hard drive in the MCC.
Drilling parameters are recorded in the tool pushers office.
K3
Gas measuring system
K 3.1
Rig gas detectors
Sensor
location
Gas type
Flow line
(Mud)
Methan
(Total
Gas)
Flow line
(Mud)
Methan
(Total
Gas)
Flow line
(Mud)
H2S
Substructure
Methan
(Total
Gas)
Rig Floor
Methan
(Total
Gas)
Hydraulic
Container
Methan
(Total
Gas)
Measuring
system
Dräger CH4
20-100% UEG
Polytron IR IL
Display
Dräger CH4
5-100% VOL
Polytron IR IL
Display
GENERAL
MONITORS
H2S S4100T
Dräger
POLYTRON
IR CEN CH4
(8315629)
Dräger
POLYTRON
IR CEN CH4
(8315629)
Dräger
POLYTRON
IR CEN CH4
(8315629)
Measuring
range
Display Visu
Limits
Action
0-44500 ppm
200001000000 ppm
(=100 VOL%)
0-1000000
ppm
preset 10000
ppm
Gasalarm
Total Gas
0-100 ppm
0-100 ppm
preset 10 ppm
Gasalarm
H2S
0-100 %UEG
(=0-4VOL%)
0-100% UEG
(LEL)
(UEG~44 500
ppm)
10% UEG =
4450 ppm
shut-off
Palfinger
0-100 %UEG
0-100% UEG
10% UEG =
(UEG ~44 500
4450 ppm
ppm)
shut-off
Palfinger
0-100 %UEG
0-100% UEG
(UEG ~44 500 10% UEG
ppm)
Warning
4 different
portable measuring instrument
gases
2x DRÄGER X-AM 2000 EX
incl. H2S
page 21/25
FORAGELEC
The gas measurement values are displayed in the drillers cabin (refer to visu screenshots provided in PDF).
K 3.2
K 3.3
L
Additional CO2 detectors
Number
Location
Additional H2S detectors
Number
Location
3
Rig floor, Substructure, Flow line
5
Substructure, rig floor, shale shakers tank,
suction tank, mixing tank
SAFETY EQUIPMENT
All stairs are equipped with hand rails. Ladders on the mast are equipped with a fall arrestor system.
Further equipment such as eyewash station and PPE as per authorities regulations are not included.
This equipment is in the responsibility of the contractor.
The rig is equipped with a lightning protector system.
Details can be found in the documents provided on February 17, 2014.
- 8 pcs safety belts with fall impact absorber
- Stretcher
- Fire extinguisher
- Emergency shower
- Eye-wash stations
- First aid kits
- Walkie-talkies
- Handheld gas detectors
- Complete rig signs
- Wind socks
- Fire fighting pump
M
CAMP
Toolpusher's office, printer, telephone
Driller's office/dressing room
Crew container
Dressing container for crew and service company
Sanitary container
Washing machine & dryer container
DSV office
Warehouse container electro/mechanic
Fresh oil container
Used oil container
Ware house container spare parts
N
WORKSHOPS
N1
Mechanical workshop
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
As needed
incl. In Item 6.I as per latest quotation
140321-BO-HVG-TT-SP-006442.0201-0811
20 ft. Container equipped with workshop equipment and tools.
( Inventory list will be handed in later.)
Portable welding machine
N2
1
Electrical workshop
20 ft. Container equipped with workshop equipment and tools.
( Inventory list will be handed in later.)
page 22/25
O
PIPE RACK SYSTEM
O1
Catwalk
Quantity
Manufacturer
max. pipe length
intermediate bearing
- quantity
- max. load / bearing
- Buffer storage capacity
O2
1
Doubles range 2
2
14
12x DP 3,5" / 8x DP 5,5"
(1 on each side)
(mt)
Horizontal pipe handler
Bridge crane
- quantity
- max. load-carrying
capacity
- span width
1
10 000
(2x 5.000 kg / magnetic device)
22
Crane travel path
- lane length (approx.)
- sections length I
- section quantity I
- sections length II
- section quantity I
O3
FORAGELEC
36
12
2
6
8
(kg)
(m)
(m)
(m)
(m)
Pipe boxes
to store and transport the drill string specified in section G 2
O 3.1
O 3.2
Initial drill string boxes
DP 3 1/2"
DP 5 1/2"
HWDP 3 1/2"
HWDP 5 1/2"
DC 4 3/4"
DC 6 1/2"
DC 8 1/4"
DC 9 1/2"
1
9
1
1
1
2
1
1
Additional drill string boxes
DP 5 1/2"
5
page 23/25
P
SKIDDING SYSTEM AND EXTENSION LINES & CABLE
Skidding distance
P1
10 (m)
Displacement unit
Dimensions unit as a whole
- length
- width
- height
Slide plates I
- quantity
- length
- width
- height
- weight
Slide plates II
- quantity
- length
- width
- height
- weight
Hydraulic cylinders
- quantity
- stroke
P2
FORAGELEC
12008 (mm)
15570 (mm)
584 (mm)
18
4250
1965
367
2189
(mm)
(mm)
(mm)
(kg)
2
4250
847
367
1100
(mm)
(mm)
(mm)
(kg)
2
3500 (mm)
Cable tray container
contains the electrical connection between the Switchgear Station Container and the Substructure Container
Quantity
Cable trough
- full length
Energy chain
- type
- chain length
P3
1
17,3 (m)
S1800.589/589
10,6 (m)
Extension lines
10m extension lines included for:
- high pressure lines 7.500m
- flow line
- connection choke manifold - to poor boy
page 24/25
Q
OTHERS
Q1
Manoeuvring equipment
Q 1.1
Forklift truck
Quantity
Capacity
FORAGELEC
1
5
t
1
25
m
With arm and holding device
Q 1.2
Q2
Cherry Picker
Quantity
Working platform height
Auxiliary Equipment
Endless slippage 1m, 2m (2 t)
Slings
Sling chains
Sling chain hangers 2-legs 4- legs
Shackle 2 t - 10 t
Q3
Oil and Grease acc. Operational Manual
Hydraulic oil for the Rig (without complete replacement and without initial filling)
Hydraulic oil for the closing unit (without complete replacement and without initial filling)
Engine oils
Gear oils
Greases
Pipe dope
page 25/25

Mémoire descriptif

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