Puits horizontal

Les puits horizontaux sont une méthode alternative de forage pour le pétrole et le gaz naturel lorsque les puits verticaux ne donnent pas assez de combustible ou ne sont pas possibles. Le fait de forer à un angle non vertical peut atteindre des cibles et stimuler les réservoirs de pétrole et de gaz d'une manière qu'un puits vertical ne peut pas faire. Combinées à la fracturation hydraulique, des roches auparavant improductives peuvent être utilisées comme sources de gaz naturel. Parmi les exemples de ces types de gisements, citons les formations qui contiennent du gaz de schiste ou du gaz de réservoir étanche.

Le progrès du forage horizontal a été le plus important dans le développement de la capacité à obtenir du gaz naturel à partir du schiste. Les schistes à très faible perméabilité peuvent contenir des quantités importantes de gaz naturel et il existe de nombreuses zones de schistes en Amérique du Nord qui pourraient être exploitées. Parmi les principales zones, citons le schiste de Barnett au Texas, le schiste de Fayetteville en Arkansas, le schiste de Haynesville en Louisiane et au Texas et le schiste de Marcellus dans le bassin des Appalaches. Pour ces gisements, il est beaucoup plus simple de trouver le réservoir que d'obtenir le gaz. Cependant, le fait de pouvoir obtenir le gaz débloque une nouvelle source importante de combustible fossile.

Processus

Figure 1. La forme d'un puits horizontal par rapport à un puits vertical traditionnel.

La plupart des puits horizontaux commencent par le forage d'un puits vertical. Après avoir foré jusqu'à la roche cible, la tige est retirée du puits et un moteur est fixé au trépan. Le moteur est alimenté par un flux de boue de forage descendant dans le tuyau de forage, faisant tourner le trépan sans faire tourner le tuyau entier. Cela permet au trépan de créer une trajectoire différente de l'orientation de la tige de forage. Dans un puits horizontal, le trépan et la tige sont descendus dans le puits et le trépan fore une trajectoire qui s'incurve de la verticale à l'horizontale. Une fois que l'angle approprié est atteint, le forage reprend dans une direction entièrement horizontale.

Bien qu'utile, le forage horizontal est jusqu'à trois fois plus coûteux que le forage vertical. Cependant, le coût supplémentaire est généralement compensé par l'augmentation de la production du puits, ce qui accroît considérablement le rendement en pétrole et en gaz d'un puits.

Les raisons de forer horizontalement

Même si le forage horizontal est plus coûteux, il y a de nombreuses raisons pour lesquelles ils sont forés. Les puits verticaux sont capables de drainer les roches à haute perméabilité, mais les roches à faible perméabilité ne laissent pas les fluides s'écouler rapidement et l'utilisation d'un puits vertical pour ces roches ne serait donc pas économiquement viable. Voici quelques raisons de forer des puits horizontaux :

• Capacité d'atteindre des cibles difficiles. Certains réservoirs sont situés sous des zones résidentielles ou des parcs où le forage n'est pas possible. En forant d'abord vers le bas, puis horizontalement pour forer sous cette zone, le réservoir peut être atteint.
• Le fait de drainer une large zone en se ramifiant plusieurs fois à partir d'un seul puits principal réduit l'empreinte en surface d'une opération de forage.
• Augmenter la surface du puits, ce qui permet à plus de fluides de s'écouler dans le puits car une plus grande partie de la roche mère est exposée au bord du puits.
• Améliorer la productivité des réservoirs fracturés en forant de manière à recouper le maximum de fractures, on favorise l'écoulement du pétrole et du gaz dans le puits.
• Sceller ou relâcher la pression dans un puits hors contrôle, un puits de secours peut être foré en utilisant des techniques de forage horizontal pour recouper le puits original et y relâcher la pression.

Grâce aux progrès de l'équipement de forage horizontal et directionnel, il est possible de forer plusieurs puits à partir d'un seul endroit, selon plusieurs angles. Cela permet d'exploiter plus facilement des réserves éloignées et situées à de grandes profondeurs.

Préoccupations environnementales

Les principales préoccupations environnementales liées à l'utilisation du forage horizontal concernent l'eau et l'accès que permet le forage horizontal. Tout d'abord, la possibilité de forer dans des zones qui étaient auparavant trop difficiles d'accès peut entraîner la perturbation de zones potentiellement importantes sur le plan environnemental, car elles peuvent être forées pour la première fois. De plus, des problèmes d'extraction et de contamination de l'eau se posent. Alors que le forage traditionnel utilise environ 300 000 litres (ou environ 80 000 gallons) d'eau par opération de fracturation, le forage horizontal utilise une fracturation de plus forte intensité, utilisant jusqu'à 11 300 000 litres (environ 3 000 000 gallons) par opération de fracturation et plusieurs fracturations par puits. L'utilisation d'une telle quantité d'eau est préoccupante car elle pourrait réduire l'accès à l'eau pour les populations. De plus, la fracturation hydraulique utilisée dans la plupart des puits horizontaux présente un risque de contamination de l'eau en raison des produits chimiques utilisés dans le fluide de fracturation.

D'un point de vue positif, le forage horizontal a considérablement réduit l'empreinte de l'extraction pétrolière en surface, puisqu'une plus grande partie de la ressource en hydrocarbures peut être extraite à partir d'un seul site.