Ce problème avec les puits de pétrole et de gaz fracturés se produit «à un rythme alarmant»

Des défaillances de tubage se produisent lorsque l'acier ou le ciment qui tapisse un puits de pétrole ou de gaz se casse ou se fissure, ce qui signifie que le puits ne peut plus maintenir la pression et crée une voie pour que tout ce qui se trouve à l'intérieur du puits - comme les fluides de fracturation hydraulique - fuit dans l'environnement environnant . Elles peuvent avoir lieu, comme dans l'exemple du puits de gaz d'Exxon en Ohio, sur des sites où se produisent des fractures hydrauliques ou des fracturations.
Les résultats de ces défaillances peuvent être catastrophiques, comme le précise un article publié en 2017 par la Society of Petroleum Engineers: les résultats des défaillances de tubage comprennent les éruptions, la pollution, les blessures / décès et la perte du puits avec les coûts associés. »
Les puits utilisés pour produire du pétrole et du gaz par fracturation sont différents des puits de pétrole conventionnels »ou traditionnellement forés. Alors qu'un puits fracturé est initialement foré verticalement comme un puits conventionnel, à un certain point, le puits se transforme et se forge horizontalement sur des distances allant jusqu'à 20 000 pieds (soit près de quatre milles). La partie verticale du puits est constituée de plusieurs couches de tubage en acier et de ciment conçues pour protéger les eaux souterraines à proximité du pétrole, du gaz et des fluides de fracturation qui traversent le puits.
Le processus de fracturation hydraulique est ce qui libère le pétrole et le gaz des schistes. Ceci est accompli en pompant un mélange d'eau, de produits chimiques et de sable sous une pression si élevée qu'il brise la roche, créant des fractures qui permettent au pétrole et au gaz piégés de remonter le puits à la surface.
Représentation d'un puits de gaz naturel foré horizontalement et fracturé hydrauliquement, avec le cycle de l'eau impliqué. Crédit: Agence de protection de l'environnement, domaine public
Selon le document de la Society of Petroleum Engineers, produit par l'ingénieur pétrolier Neal Adams et d'autres, les défaillances de tubage ont été liées aux contraintes et aux pressions élevées nécessaires pour achever le processus de fracturation et l'industrie est aux prises avec ce problème coûteux et dangereux. Ce document a identifié le problème en profondeur et a utilisé un langage fort (pour les ingénieurs), notant que les incidents de défaillances de tubage survenant pendant les opérations de stimulation de la fracture augmentent à un rythme alarmant.
Pour une industrie focalisée au laser sur la réduction des coûts, le risque de perdre un puits de fracturation entier retient son attention.
La Society of Petroleum Engineers elle-même discutera de cette question lors de sa réunion du 6 février au Texas au cours d'un panel de trois heures intitulé «Casing Deformation in Unconventionals: Case Histories, Root-Causes, Managing and Mitigating». Ce n'est pas une question marginale pour les indépendants les opérateurs. Le panel qui aborde cette question est composé de représentants des principaux acteurs de l'industrie, notamment Shell, BP et XTO, la filiale d'ExxonMobil qui exploitait le puits soufflé en Ohio.
Ce problème croissant pour l'industrie de la fracturation hydraulique peut être attribué aux mêmes problèmes qui ont causé des échecs passés: réduire les coûts parce que les entreprises de schiste ont perdu de l'argent et repoussent les limites de la technologie pour tenter de dégager enfin un profit et de rembourser leur montant dettes.
Encore une fois, cette approche de réduction des coûts n'a pas fonctionné et les risques pour le climat, l'environnement et les investisseurs continuent d'augmenter.
Plus de stress mis à l'épreuve
Lorsque DeSmog a approché le Dr Anthony Ingraffea, professeur émérite d'ingénierie à l'Université Cornell, au sujet de la défaillance des tubages de puits, sa réponse a été simple. Ce n'est pas surprenant », a-t-il déclaré.
Les sociétés de schiste ont continuellement promis aux investisseurs que la technologie serait la solution aux pertes financières continues de l'industrie. Quelques-unes des avancées technologiques présentées comme la clé de leurs problèmes financiers comprennent le forage de puits plus longs, le pompage de plus de sable de fracturation comme agent de soutènement pour garder les voies de schiste fracturées ouvertes, l'injection de plus d'eau, la réalisation de beaucoup plus de fractures par puits, le bourrage dans plus de puits par puits de forage avec développement de cubes et optimisation des opérations avec l'intelligence artificielle
Nouvelles techniques de #fracking: des latérales plus longues (44% plus longues), plus d'eau (250% de plus), plus de sable de fracturation et un espacement plus étroit des puits, n'ont pas augmenté de manière significative la ressource récupérable. Ils sont en préalimentation de la production, en plein essor et en éclatant plus rapidement.
Selon le Dr Arash Dahi-Taleghan, professeur agrégé de génie du pétrole et du gaz naturel à l'État de Pennsylvanie, les pressions croissantes utilisées pour fracturer le schiste et le nombre de fractures dans les puits de pétrole et de gaz peuvent contribuer au problème croissant des défaillances de tubage de puits. Université.
De nos jours, le problème est qu'ils ne font pas seulement quatre ou cinq fractures », a récemment expliqué Dahi-Taleghan au Journal of Petroleum Technology. Parfois, vous avez 150-200 fractures qui sont étroitement espacées et les taux d'injection sont élevés. » Il a également noté de nouvelles technologies qui utilisent des pressions accrues et a conclu que, toutes ces choses peuvent mettre trop de pression sur le boîtier, comme ce n'était pas le cas auparavant.
Et cela a du sens pour un ingénieur civil comme Ingraffea. Les puits plus longs nécessitent une pression plus élevée pour faire exploser les fluides de fracturation sur de plus grandes distances afin de fracturer le schiste le long de la partie latérale ou horizontale du puits. Cela met davantage l'accent sur l'ensemble de la structure du puits, a-t-il déclaré à DeSmog.
Vous exercez des contraintes plus élevées et différentes sur le boîtier, et vous soumettez également le boîtier à de nombreux chargements répétés, car lorsque vous augmentez le latéral, vous passez de cinq fractures à des centaines de fractures dans certains cas », a expliqué Ingraffea. à DeSmog. Tout cela a du sens », a ajouté Ingraffea à propos de l'augmentation des défaillances de tubage de puits.
Les puits de pétrole et de gaz fracturés sont construits en acier et en ciment, mais ils ne sont pas invincibles. Lorsque ces matériaux sont soumis à des contraintes répétées pendant les opérations de fracturation, des défaillances sont inévitables.
Les économies de coûts sur les matériaux de puits entraînent des défaillances de puits
Le forage et la fracturation hydraulique des nouveaux puits plus longs peuvent coûter bien plus de 10 millions de dollars, une augmentation importante des coûts par rapport aux puits plus courts utilisés historiquement par l'industrie. Un rapport de 2016 de la Energy Information Adminstration a estimé les coûts historiques des puits dans une fourchette de 6 à 10 millions de dollars. La société de gaz de schiste CNX a rapporté que les puits récents ont coûté 14 millions de dollars, mais la société espère réduire ce coût à 12,5 millions de dollars par puits.
Une défaillance du tubage d'un puits peut transformer cet investissement considérable en une perte totale qui, selon la situation, peut également nécessiter encore plus d'argent pour le nettoyage. Si les défaillances de tubage ne peuvent pas être stoppées, l'industrie a un énorme problème, c'est certainement pourquoi ce sera un sujet de conversation majeur le mois prochain parmi les ingénieurs pétroliers du Texas.
Les défaillances de boîtier peuvent-elles être complètement arrêtées? C'est très peu probable avec ces systèmes complexes qui subissent des contraintes extrêmes. Mais ces défaillances peuvent être considérablement réduites si les opérateurs investissent dans les structures des puits.
Le tubage représente environ 20 à 30% du coût total du puits - c'est une énorme somme d'argent, et en raison de problèmes budgétaires constants, les opérateurs choisissent de payer le coût minimum de la conception d'un puits », Christine Noshi, ingénieur pétrolier dont les recherches concentré sur l'intégrité du tubage de puits, a déclaré JPT.
George King, que JPT décrit comme un consultant indépendant et une voix technique de premier plan sur la fracturation hydraulique », a évalué le problème et sa position est sombre.
Plus vous essayez de lésiner sur la conception de vos tuyaux, votre ciment, vos raccords - ce genre de chose - plus le risque de défaillance du puits est élevé avant de pouvoir obtenir un retour », a expliqué King à JPT. Cela va changer vos calculs de valeur actuelle nette. "
King estime que dans certains gisements de gaz de schiste et de pétrole étroits aux États-Unis, entre 20% et 30% des puits horizontaux sont affectés dans une certaine mesure. »
Pour les sociétés de schiste qui font déjà de l'hémorragie d'argent en pariant sur des puits plus longs avec beaucoup plus de fracs par puits, c'est une très mauvaise nouvelle.
Après avoir constamment perdu de l'argent au cours de la dernière décennie, l'industrie du schiste a prouvé qu'elle ne pouvait pas gagner de l'argent en forant des puits plus courts et a fait un gros pari sur ces puits beaucoup plus longs. Mais cela ne fonctionne toujours pas.
Risques environnementaux et climatiques
Les défaillances de tubage de puits présentent un risque énorme de contamination de l'eau par les fluides de fracturation, qui contiennent un vaste mélange de produits chimiques présentant divers risques pour la santé. Et ces échecs représentent une autre façon dont la production de pétrole et de gaz peut conduire à des rejets du puissant méthane des gaz à effet de serre.
Selon l'article de 2017 d'Adams dans la Society of Petroleum Engineers, la plupart des défaillances observées se sont produites dans les sections peu profondes et non cimentées du trou », ce qui est à peu près le pire des scénarios du point de vue environnemental. Sans ciment pour aider à contenir le puits défaillant, et en particulier à faible profondeur, les fluides de fracturation peuvent exploser à travers le revêtement interne et conduire facilement à la contamination des eaux souterraines.
Si les sections non cimentées sont plus susceptibles d'échouer, pourquoi l'industrie ne cimente-t-elle pas toute la longueur du puits de forage? Parce que de nombreux États ne l'exigent pas, et l'utilisation de plus de ciment augmente les coûts d'un processus déjà coûteux que les producteurs veulent désespérément contenir. Le ciment ne fournit pas seulement une barrière potentielle entre ce qui se passe à l'intérieur du puits et l'environnement environnant, mais comme Ingraffea l'a expliqué à DeSmog, il offre plus d'intégrité structurelle pour aider le puits à résister aux forces extrêmes du processus de fracturation, qui peuvent atteindre des pressions jusqu'à 15 000 livres par pouce carré.
Le pire scénario d'échec peut être une éruption de puits, ce qui constitue une catastrophe financière pour l'opérateur et peut entraîner de grandes fuites de méthane, comme Exxon l'a vu avec son éruption de puits en Ohio. L'enquête d'Exxon a conclu que la haute pression était le coupable derrière le tubage du puits défaillant.
Le premier satellite conçu pour surveiller en permanence la planète à la recherche de fuites de méthane a fait une découverte surprenante l'année dernière: un accident de puits de gaz peu connu sur un site de fracturation hydraulique de l'Ohio était en fait l'une des plus grandes fuites de méthane jamais enregistrées aux États-Unis.
L'article d'Adams note spécifiquement que les défaillances de tubage peuvent entraîner des éruptions de puits et comprend la déclaration troublante suivante:
Comme les résultats de cette étude l'ont montré, la plupart des défaillances se produisent dans la section verticale du puits au-dessus du sommet du ciment. Les défaillances observées dans cette section ont tendance à être plus proches de la surface que le dessus du ciment. Les techniques actuelles de contrôle de l'éruption ne sont pas immédiatement applicables dans ces cas. »
Il a fallu 20 jours à Exxon pour boucher le puits soufflé en Ohio.
Échec du boîtier en Pennsylvanie
Il y a un an, le producteur de gaz de schiste CNX a connu une défaillance de tubage de puits qui a entraîné une éruption en Pennsylvanie.
En février, le Département d'État de la protection de l'environnement a émis un avis de violation à CNX, citant la société pour son incapacité à construire et à exploiter un puits pour garantir le maintien de l'intégrité du puits "et pour ne pas avoir équipé le puits de tubages d'une résistance suffisante." Cependant, l'État n'a pas infligé d'amende à CNX pour ces violations.
Le puits a été bouché et rempli de ciment, ce qui représente une perte importante pour CCNX, la société déclarant des puits coûtant 14 millions de dollars chacun. Bien que la société n'ait pas l'intention de fracturer les trois autres puits qu'elle a forés sur le même socle de puits - construit avec le même tuyau qui a échoué - elle maintient que c'est une option à l'avenir si un revêtement supplémentaire est ajouté aux puits.
L'échec de la grande expérience de fracturation
La Society of Petroleum Engineers se réunira au Texas le mois prochain pour discuter du problème des défaillances de tubage de puits, longtemps après que les ingénieurs auraient dû résoudre ce problème. Cependant, telle a été l'approche de l'industrie du pétrole et du gaz au cours de l'histoire récente de la fracturation hydraulique.
Et maintenant, bien des pannes de tubage. Il convient de noter que pour bon nombre de ces problèmes, la première réponse des promoteurs de l'industrie pétrolière et gazière a été de nier l'existence d'un problème, retardant ainsi l'identification et la mise en œuvre de solutions et mettant en danger le public, l'environnement et le climat.
En 2014, Energy in Depth, un effort de relations publiques de l'Independent Petroleum Association of America et de FTI Consulting, a écrit qu'une affirmation fréquemment répétée du camp anti-fracturation hydraulique était que des défaillances de tubage de puits provoquaient une contamination de l'eau et ont ensuite citer la Society of Petroleum Engineers pour expliquer pourquoi ces échecs étaient si rares. Energy in Depth voudra peut-être à nouveau contacter ces ingénieurs pour une mise à jour 2020.
Quels que soient les points de discussion de l'industrie (ou, dans certains cas, le déni pur et simple), ces problèmes coûteux continuent de monter pour l'industrie de la fracturation hydraulique au même moment où les sociétés de schistes font face à la probabilité que la plupart des meilleures superficies productrices de pétrole et de gaz aient déjà été forés Si cela s'avère être le cas, le remboursement des coûts élevés de forage et de fracturation deviendra encore plus difficile pour les entreprises de schiste car les nouveaux puits produisent moins de pétrole et de gaz.
L'expérience de fracturation hydraulique a été une catastrophe financière. Ce fut une catastrophe climatique. Et il a contaminé de grandes étendues d'eau et de sol dans des endroits comme le Dakota du Nord et drainant (et contaminant) les approvisionnements en eau douce indispensables dans les régions arides. Il a été potentiellement lié à des cancers rares chez les jeunes en Pennsylvanie. De plus, l'industrie transporte des eaux usées radioactives à travers le pays avec peu de protections.
Et les entreprises n'ont pas l'argent pour nettoyer et fermer les centaines de milliers de puits une fois qu'ils sont pompés à sec, ce qui oblige le public américain à payer cette facture - ou à laisser le problème s'aggraver.
# L'ours des baleines Mark Papa prévoit une croissance de la production de seulement 400K pour les États-Unis cette année. Indique à la salle # IPTC2020 que le pétrole de l'OPEP ne deviendra plus important qu'au cours de la prochaine décennie. Un changement arrive. " Dit la famine du capital jouant un rôle - MAIS un plus grand rôle est l'épuisement des ressources. #oilandgas / CZ76RGu90U
Comment devrions-nous nous attendre à ce que l'industrie de la fracturation hydraulique aborde le problème croissant des défaillances de tubage de puits? Regardez simplement ses antécédents et ne vous attendez pas à des surprises.
Un autre problème avec des puits plus longs avec plus de pression et plus d'injection d'eaux usées pourrait être la possibilité de tremblements plus importants que prévu. Les puits plus longs sont exploités et leur nombre croissant, le risque réel de ces tremblements de terre entraînant une sorte de problème majeur doit augmenter Pour prédire un tel résultat doit être presque impossible, même si des études comme celle-ci de l'Université de Stanford ont fait une analyse relativement détaillée carte géologique du bassin du Permien qui prétend aider à décider des emplacements et des orientations des puits avec des risques de tremblement de terre réduits.
Je ne sais pas si l'évaluation des risques la plus exhaustive a été effectuée au niveau des États ou au niveau fédéral, mais ces risques étaient considérés comme inacceptables dans le Royaume-Uni, le plus peuplé.
Un jour, et j'espère que cela ne se produira jamais, un grand aquifère pourrait être contaminé ou le méthane libéré pourrait éclipser l'accident en Ohio. En dehors de ces résultats désagréables, une conséquence mineure serait que le boom de la fracturation se révélerait plus transitoire que prévu.