Forer à 3000 mètres sans déclencher de séisme

Publié par Adrien le 11/02/2020 à 08:00
Source: Université de Genève
Pour la première fois, des chercheurs de l'UNIGE ont constaté qu'un puits géothermique en conditions supercritiques n'avait pas provoqué de perturbations sismiques majeures.

Stopper le changement climatique semble difficile, mais ralentir son évolution en limitant les émissions de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou...) est nécessaire. Dès lors, comment subvenir à la demande énergétique croissante, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en recourant de moins en moins aux énergies fossiles non renouvelables ? La géothermie (La géothermie, du grec géo (la terre) et thermie (la chaleur), est la science qui étudie les phénomènes thermiques internes du globe terrestre et la technique qui vise à l'exploiter. Par extension, la...) est une solution efficace et non polluante, mais cette technique n'est pas toujours sans risque.

Pour atteindre les sources d'énergies disponibles les plus puissantes, il est nécessaire de creuser en profondeur, à travers les couches de la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre. C'est la partie supérieure de la lithosphère (qui constitue les plaques tectoniques).), pour trouver des fluides géothermiques à haut contenu énergétique (eau chaude et gaz relâchés par le magma). Mais en profondeur, l'équilibre de la croûte terrestre est critique et peut causer la réactivation des couches géologiques causant des tremblements de terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes telluriques,...).


Vue du puits Venelle-2. Le puits a été conçu pour échantillonner des fluides supercritiques. © Riccardo Minetto

Des chercheurs de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en Suisse. Fondée en 1559 par Jean Calvin, sous le nom...) (UNIGE), en collaboration avec l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Florence (Florence (en italien Firenze) est une ville d'Italie, capitale de la région de Toscane et chef-lieu de province (370 051 habitants, les Florentins). Située au pied de l'Apennin septentrional, elle est...) et le Conseil national de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre...) (CNR) en Italie, ont étudié l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) sismique causée par un forage géothermique à la recherche de fluides supercritiques, et ont constaté qu'il n'avait pas provoqué d'activité sismique incontrôlée. Une première dans des conditions aussi difficiles qui laisse à penser que la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) est en passe de maitriser la géothermie, ouvrant la voie à de nouvelles sources de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) et d'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne...) non polluantes. Des résultats à lire dans la revue Journal of Geophysical Research.

La communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et...) s'accorde à dire que les émissions de CO2 doivent décliner de 45% d'ici 2030 et que 70% des énergies doivent être renouvelables d'ici 2050. Mais comment y parvenir ? La géothermie, une énergie renouvelable (Une énergie renouvelable est une source d'énergie se renouvelant assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à l'échelle de temps humaine. Les énergies renouvelables sont issues de...), pourrait être une des solutions. De nombreux pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le plus souvent sous...), dont la Suisse, l'exploitent déjà pour produire de la chaleur, car les puits de forage peu profonds (jusqu'à 1500 mètres) ne représentent que peu de risques. "Mais pour pouvoir produire de l'électricité, il faut creuser plus en profondeur, ce qui représente tant un défi technologique que scientifique", relève Matteo Lupi, professeur au Département des sciences de la Terre de la Faculté des sciences de l'UNIGE. En effet, passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le présent. L'intuition du...) 1500 mètres, les forages nécessitent une attention particulière, car les éléments inconnus du sous-sol se multiplient. "A cette profondeur, l'équilibre du forage est très précaire et de mauvaises décisions pourrait provoquer un tremblement (Les tremblements sont des mouvements anormaux involontaires, rythmiques et oscillatoires, de faible amplitude. Ils peuvent être uni ou bilatéraux.) de terre."

Une première réussite à Larderello-Travale en Italie ?

Le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) géothermique de Larderello en Toscane est le plus vieux du monde (Le mot monde peut désigner :) et produit actuellement 10% de la totalité de l'approvisionnement mondial en électricité géothermique. Il est connu qu'à 3000 mètres de profondeur, on atteint un niveau marqué par un réflecteur sismique, où on estime qu'il y a des fluides supercritiques qui permettraient de produire énormément d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) renouvelable. Ces fluides sont dans un état intermédiaire, ni fluides, ni gazeux, au contenu énergétique très puissant. "Depuis les années 1970, les ingénieurs tentent de forer jusqu'à ces fameux 3000 mètres, mais ils n'y sont toujours pas parvenus, explique Riccardo Minetto, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et impliquent d'importantes...) au Département des sciences de la Terre de l'UNIGE. De plus, on ne sait toujours pas exactement de quoi ce niveau est constitué: une transition entre roches fondues et roches solides ? Des granits refroidis qui émettent des fluides bloqués à ce niveau?" Les technologies se perfectionnant toujours plus, un forage géothermique a de nouveau été tenté à Larderello-Tavale. L'objectif ? Creuser un puits de quelques centimètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le...) sur 3000 mètres de profondeur. "Ce forage, effectué dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) européen DESCRAMBLE, est unique car il vise la transition entre des roches à l'état solide et fondu", poursuit Matteo Lupi.

Afin de mesurer les répercussions de ce forage sur l'activité sismique, l'équipe genevoise a mis en place huit stations sismiques autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre...) du puits dans un rayon de huit kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.). Tout au long de l'avancée du forage, les géologues ont récolté les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) et analysé chaque difficulté rencontrée. "La bonne nouvelle, c'est que pour la toute première fois, un forage à la recherche de fluides supercritiques n'a provoqué que des perturbations sismiques minimes, un exploit dans de telles conditions et un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les...) fort pour les progrès technologiques effectués", s'enthousiasme Matteo Lupi. Son équipe a en effet distingué l'activité sismique naturelle de l'activité sismique provoquée par le forage et a effectué une vue d'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme l'énonçait...) grâce aux mesures prises dans les huit stations. Par contre, le seuil des 3000 mètres n'a juste pas été atteint. "Les ingénieurs ont dû s'arrêter à 250 mètres de ce fameux niveau, en raison de la chaleur extrêmement élevée de plus de 500 degrés. Il convient de progresser encore techniquement sur ce point (Graphie)", continue Riccardo Minetto.

Cette étude permet d'affirmer qu'un forage en condition critique s'est bien passé et que cette technologie est en passe d'être maîtrisée. "Jusqu'à aujourd'hui, ceux qui avaient tenté de réaliser un puits dans des conditions critiques n'y étaient pas parvenus. Ici, les résultats sont extrêmement encourageants", relève Matteo Lupi. La Suisse est elle-même très active sur cette question, afin de pouvoir s'appuyer sur une nouvelle source d'énergie qui épaulerait notamment les barrages. "La géothermie pourrait être une des sources principales de notre avenir énergétique, il convient donc d'y mettre les moyens pour la développer en toute sécurité", conclut le chercheur genevois.
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