10 - LE PRINCIPE DU STOCKAGE DE GAZ EN CAVITÉS CREUSÉES DANS LE SEL
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sa bonne tenue mécanique, résistance à la compression en particulier. Néanmoins, les cavités se referment par écoulement du sel (ou fluage) et ce, d’autant
plus vite qu’elles sont profondes (plus de 1000 m). Toutes choses égales par
ailleurs, la vitesse de fluage du sel gemme varie dans un facteur de 1 à 20 selon
la cristallisation du sel et selon sa teneur en impuretés (argiles, anhydrite, calcite…). Ces dernières sont souvent appelées « insolubles » car elles sont très
peu ou pas solubles dans l’eau. Les autres sels solubles, de potassium ou de
magnésium, fluent en général beaucoup plus que le sel gemme, et il est donc
déconseillé d’y creuser des cavités de stockage.
10.2. LE CREUSEMENT DES CAVITÉS
10.2.1. LE FORAGE ET LES ESSAIS D’ÉTANCHÉITÉ
Les cavités réalisées dans le seul but d’extraire le sel par dissolution comportent
en général deux (doublet) ou plusieurs puits hydrauliquement reliés au niveau de la
couche de sel (par fracturation initiale ou par un tronçon de forage horizontal). En
revanche, celles réalisées dans l’optique de stocker des hydrocarbures sont le plus
souvent monopuits. Il est exact qu’aux USA, quelques cavités de stockage d’hydrocarbures liquides ou de gaz de pétrole liquéfié sont exploitées par plusieurs puits.
Nous ne traiterons ici que du cas des cavités de stockage creusées puis exploitées
par un puits.
Le forage du puits est réalisé selon la technique pétrolière. Le dernier cuvelage
cimenté est de diamètre standard (13 3/8’’ ou 9 5/8‘’ ; 1’’ = 2,54 cm). A partir de sa
base (ou « sabot »), située en général dans la formation salifère, est foré un trou
de diamètre standard (12’’ ou 8’’) laissé en découvert. C’est à partir de ce trou de
100 à parfois 500 m de hauteur que la cavité sera développée.
L’ensemble cuvelage-découvert est, en général, l’objet d’essais d’étanchéité. Ceux-ci
permettent à l’industriel de vérifier que cet ensemble dispose effectivement des
qualités étanches requises avant même qu’il s’engage dans le processus de dissolution qui, en général, est long (plusieurs années) et coûteux (plusieurs dizaines
de MF). En fait leur objectif principal est d’obtenir une première estimation de la
pression maximale de service du futur stockage.
10.2.2. LA DISSOLUTION
Le creusement par dissolution, appelé parfois « lessivage », peut alors commencer.
De l’eau est injectée par un tube central dont la base est située vers le fond du
découvert (lessivage direct), soit par l’espace annulaire (lessivage inverse). Forcée de circuler de bas en haut (lessivage direct) ou vice-versa (lessivage inverse),
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sa bonne tenue mécanique, résistance à la compression en particulier. Néanmoins, les cavités se referment par écoulement du sel (ou fluage) et ce, d’autant
plus vite qu’elles sont profondes (plus de 1000 m). Toutes choses égales par
ailleurs, la vitesse de fluage du sel gemme varie dans un facteur de 1 à 20 selon
la cristallisation du sel et selon sa teneur en impuretés (argiles, anhydrite, calcite…). Ces dernières sont souvent appelées « insolubles » car elles sont très
peu ou pas solubles dans l’eau. Les autres sels solubles, de potassium ou de
magnésium, fluent en général beaucoup plus que le sel gemme, et il est donc
déconseillé d’y creuser des cavités de stockage.
10.2. LE CREUSEMENT DES CAVITÉS
10.2.1. LE FORAGE ET LES ESSAIS D’ÉTANCHÉITÉ
Les cavités réalisées dans le seul but d’extraire le sel par dissolution comportent
en général deux (doublet) ou plusieurs puits hydrauliquement reliés au niveau de la
couche de sel (par fracturation initiale ou par un tronçon de forage horizontal). En
revanche, celles réalisées dans l’optique de stocker des hydrocarbures sont le plus
souvent monopuits. Il est exact qu’aux USA, quelques cavités de stockage d’hydrocarbures liquides ou de gaz de pétrole liquéfié sont exploitées par plusieurs puits.
Nous ne traiterons ici que du cas des cavités de stockage creusées puis exploitées
par un puits.
Le forage du puits est réalisé selon la technique pétrolière. Le dernier cuvelage
cimenté est de diamètre standard (13 3/8’’ ou 9 5/8‘’ ; 1’’ = 2,54 cm). A partir de sa
base (ou « sabot »), située en général dans la formation salifère, est foré un trou
de diamètre standard (12’’ ou 8’’) laissé en découvert. C’est à partir de ce trou de
100 à parfois 500 m de hauteur que la cavité sera développée.
L’ensemble cuvelage-découvert est, en général, l’objet d’essais d’étanchéité. Ceux-ci
permettent à l’industriel de vérifier que cet ensemble dispose effectivement des
qualités étanches requises avant même qu’il s’engage dans le processus de dissolution qui, en général, est long (plusieurs années) et coûteux (plusieurs dizaines
de MF). En fait leur objectif principal est d’obtenir une première estimation de la
pression maximale de service du futur stockage.
10.2.2. LA DISSOLUTION
Le creusement par dissolution, appelé parfois « lessivage », peut alors commencer.
De l’eau est injectée par un tube central dont la base est située vers le fond du
découvert (lessivage direct), soit par l’espace annulaire (lessivage inverse). Forcée de circuler de bas en haut (lessivage direct) ou vice-versa (lessivage inverse),