Stimulations hydrauliques réussies lors d’un projet EGS
19.12.2018Le fournisseur d’énergie finlandais «st1» veut désormais utiliser la géothermie exempte d’émissions pour l’approvisionnement énergétique. Le projet pilote est prévu à quelque 6500 m de profondeur dans les roches cristallines sous la ville d’Espoo proche d’Helsinki. Après le premier forage, les mesures de stimulation hydraulique destinées à capter la ressource géothermique en 2018 ont pu être réalisées avec succès.
Le fournisseur d’énergie finlandais «st1» a forcé la réalisation d’un projet de sondes géothermiques à Espoo, deuxième plus grande ville du pays comptant environ 275’000 habitants. Une centrale thermique doit injecter 40 MW de chaleur dans un réseau de chaleur à distance. Le premier forage a été achevé avec succès. À 6500 m de profondeur, il constitue le forage le plus profond jamais réalisé en Finlande. Seuls trois forages exploratoires au monde atteignent une plus grande profondeur. Les premiers 4500 m ont été parcourus au moyen d’un procédé de forage à marteau pneumatique. La nouvelle technologie de forage a permis d’améliorer l’avancement du forage dans la roche cristalline.
Site de forage et tour de forage dans la ville finlandaise d’Espoo (source: St1 Deep Heat Ltd.).
Création d’un échangeur de chaleur dans la roche dure
Afin de capter la chaleur géothermique de la roche dure et de pouvoir l’utiliser, il faut créer en profondeur une sorte d’échangeur de chaleur, à travers duquel de l’eau peut circuler grâce à deux forages. Fin juillet 2018, le fournisseur d’énergie «St1» a achevé avec succès les mesures de stimulation hydraulique nécessaires à cet effet.
Le test de stimulation réalisé a prouvé que l’eau peut être pompée à travers la roche dure finlandaise. Les microséismes induits déclenchés font ici partie intégrante de cette technologie. Leur enregistrement permet d’observer la croissance du réservoir en profondeur et, sur cette base, de projeter le tracé du deuxième forage pour achever le circuit d’eau.
Stimulation hydraulique achevée avec succès sous la surveillance des autorités
Durant la phase de stimulation, des experts du fournisseur d’énergie «St1» ont pompé de l’eau dans le trou de forage et surveillé ce processus au moyen de géophones souterrains installés sur le territoire communal. En outre, l’Institut de sismologie de l’Université d’Helsinki a utilisé ses propres géophones, afin de surveiller la stimulation à titre indépendant. Cet institut est en outre responsable de la surveillance régulière du projet. Le microséisme le plus important a atteint une magnitude de 1,9. Les autorités ont fixé une valeur seuil bien plus basse pour les microséismes qu’en cas de dynamitage. Dans le cadre de ces limites fixées, la stimulation a été contrôlée et réalisée dans des conditions de sécurité, c’est-à-dire sans danger pour les hommes et sans endommager les structures. Les valeurs seuils ont été fixées à un niveau si bas, que le projet se situe dans la ville d’Espoo en périphérie d’Helsinki. Les faibles valeurs seuils doivent permettre de minimiser les effets dérangeants et une réaction rapide en cas de besoin.
Esquisse des forages du projet finlandais de sondes géothermiques dans le sous-sol cristallin (source: St1 Deep Heat Ltd.).
Bruits observés et enregistrés
Ce qui a été surprenant sont les émissions sonores qui ont accompagné les mesures de stimulation. La naissance des microséismes était audible sous forme de grondement et de cognement éloignés, que la population a ressenti comme des coups de fusil. Les riverains et riveraines ont fourni des informations précieuses sur le bruit provoqué. Au milieu des travaux de stimulation, on a procédé en plus à des mesures acoustiques dans la région de Laajalahti et de Munkkiniemi. Au vu des observations faites par les riverains et riveraines, on a placé des instruments de mesures du bruit et d’oscillations dans des lieux tels que la cave et le toit d’une maison à Munkkiniemi. En outre, on a installé aussi des instruments de mesure dans la couche argileuse à Pikku Huopalahti. Les niveaux de vibrations mesurés au sol étaient faibles. Ils n’ont atteint qu’un centième de celui mesuré lors de travaux à l’explosif. Ils sont ainsi fortement éloignés du niveau réel pouvant endommager des bâtiments. Durant tout le projet, les mesures de bruit aussi étaient nettement inférieures aux directives du Ministère des affaires sociales et de la santé.
Importance internationale
Pendant les stimulations, une équipe internationale de 25 experts a travaillé par équipes 24 heures sur 24 sur le site du forage à Espoo. Le projet met à profit la meilleure expertise internationale et l’expérience tirée de projets antérieurs. Les résultats du projet finlandais de sondes géothermiques permettront, pour leur part, d’optimiser encore de futurs projets de sondes géothermiques. L’avancement du projet est donc suivi avec intérêt dans toutes les parties du monde. La société Geo-Energie Suisse S.A. également est en contact avec les développeurs finlandais du projet et a même visité les travaux sur place. En Finlande, les mesures de stimulation hydraulique ont eu lieu pour la première fois par étapes, un concept correspondant au système de stimulation Multi-Stage de Geo-Energie Suisse S.A.
Les données collectées durant la phase de stimulation sont encore en cours d’évaluation. Par la même occasion, la technologie de forage est encore optimisée au vu des expériences acquises lors du premier forage.
Une publication sur le projet finlandais de sondes géothermiques paraîtra en 2019 dans la revue «Science». Les résultats obtenus jusqu’à présent y seront décrits pour la première fois en détail. Pour de plus amples informations, consulter aussi la page internet consacrée au projet: https://www.st1.eu/geothermal-heat
Peter Meier, CEO de Geo-Energie Suisse S.A., et Daniel Schafer, président du Conseil d’administration, s’informent sur place sur le site de forage en Finlande (source: Geo-Energie Suisse S.A.).