Elektrohydraulisk brud

Begrebet hydrofrakturering , frakturering af elektrohydraulik eller stimulering med elektrisk lysbue eller SEAP) betegner generelt en familie af tekniske processer (ikke varianter pyroteknisk af hydraulisk frakturering, undertiden kaldet fracking ) til at forskyde et materiale eller en genstand ved hjælp af en trykbølge bæres af vand eller en ukomprimerbar væske.

Den frakturering af materialet resulterer fra effekten af passagen af substratet eller materialet ved en "trykbølge" frembringes af en eksplosion produceret i vandet. I dette tilfælde kaldes denne eksplosion en "elektrisk eksplosion" eller "dampeksplosion". Denne eksplosion er induceret af et kraftigt elektrisk stød.

Bølgen kan genereres nær det materiale, der skal destrueres eller fragmenteres.

Det kan også produceres i et hulrum inde i dette materiale, efter at to elektroder er blevet introduceret deri nedsænket i vand og sat under meget høj spænding.

Den destruktive effekt kan forbedres ved at gentage eksplosionen. Et "trykbølgetog" fjerner derefter mere effektivt sten eller forskellige hårde materialer (f.eks. Galdesten til mobiltelefoner).

I en minedrift og oliesammenhæng genererer denne højspændingsudladning en akustisk bølge i klippen (tidligere boret og brudt og mættet med vand) . Denne bølge er i stand til at forårsage mikro revner i klippen eller bryde den op. Ingeniører vurderer muligheden for at tilpasse denne variant af hydraulisk frakturering til behovene for dyb olie- eller gasboring for bedre at frigøre molekylerne af olie, gas eller stærkt fangede gaskondensater adsorberet i hårde og dybe uigennemtrængelige stenmatricer (inklusive skifergas , 2,5 til 5  km dybde). Denne teknik, der stadig er umoden til denne anvendelse, ville kræve tilstedeværelse af en generator og kondensatorer med høj effekt på overfladen på niveauet af brønden. De miljømæssige virkninger af gentagne dybe underjordiske elektriske eksplosioner ser ikke ud til at være undersøgt eller modelleret.

Interesser

Det er en teknologi, der eliminerer behovet for kemiske sprængstoffer, og som måske kan bidrage til at forberede nedrivning af forurenede materialer ved at fjerne dem fra før, uden emission af støv og splinter, muligvis endda under vand. (Med risici for vandorganismer, hvis du er i det naturlige miljø).

Det blev betragtet af medlemmer af olie- og gasindustrien interesseret i udnyttelse af dybe geologiske formationer og / eller ikke særlig permeabel. De håber at være i stand til at mestre skabelsen af ​​rettet serie af elektriske eksplosioner, der ville gøre det muligt at gå i opløsning eller knække og mikro-revne klippen til dybder på 4 til  km i tilfælde af skifergas og fra lodrette brønde eller vandret.

Elektrohydraulisk frakturering kan også være af interesse for dyb geotermisk energi .

Historien om konceptet og dets første applikationer

Ifølge firmaet Halliburton , en af ​​verdens førende inden for hydraulisk frakturering , er ideen om at sprænge undergrunden i oliesammenhængen født af behovet for at "stimulere" produktiviteten af ​​visse borehuller, der blev tilsluttet eller løber tør hurtigt. vi vidste, at depositum stadig var vigtigt. Så tidligt som i 1940'erne blev brud under højt hydraulisk tryk således testet; med et første eksperiment i 1947 i Kansas af Halliburton på vegne af et olie- og gasselskab. Et par årtier senere vil fracking vise sig at være afgørende for driften af ​​skifergasbrønde, hvis udbytte generelt falder meget hurtigt.

Derudover testede andre aktører eller de samme i årene 1960-90, mens elektroteknik (opfindelse af pulserende elektriske felter, elektrodynamiske stød, undersøgelse af koronaeffekten, elektrostatisk udfældning osv.) Brugen af ​​elektriske felter skabt i jord eller undergrund (i lav dybde) eller i vand eller i en vandig væske til:

• dræne forurenende stoffer til en katode, hvor de lettere kan genvindes ( via et elektrisk felt)
• elektrohydraulisk formning
• elektrostatisk stripping af maling;
• ødelægge levende organismer
• forberede ødelæggelsen af ​​betonkonstruktioner eller ødelægge dem, hvor brugen af ​​dynamit eller andre eksplosiver udgjorde sikkerhedsproblemer eller anmodningen om særlige godkendelser
• sikre klippedestruktion uden dynamit med mindre støv, skår og vibrationer
• ødelægge med en lille elektrode og et mindre intens chok, nyresten eller galdesten
• hjælpe med boring af tunneler  ;
• ødelægge bestemt affald, herunder elektrisk og elektronisk affald eller lagre af forbudte pesticider såsom atrazin ;

Idéen opstod derefter, at det kunne være muligt at kombinere hydraulisk eksplosion med hydraulisk fraktur til brudkældre indeholdende gas eller olie opløst i sten i stor dybde for at udvinde mere effektivt ved hjælp af ukonventionelle kulbrinter , især skifergas.

Udfordringer for olie- og gassektoren

Da konventionelle aflejringer er udtømt, kræver søgningen efter ukonventionelle carbonhydrider i dybe geologiske formationer (dvs. 2,5 til 4 eller endda 5  km ) i stigende grad hydraulisk frakturering og forskellige måder til brøndstimulering, fordi substratet på denne dybde er utilstrækkeligt porøst til at tillade naturgas og / eller olie til at strømme ind i substratet til borehullet med en hastighed, der gør det muligt at gøre brønden rentabel ved salg af noget gas. Dette er især tilfældet for dybe skifer. Frakturering af meget store dele af skiferlag er af denne grund en nødvendig betingelse for en rentabel udvinding af den gas, der er fanget der (i meget små mængder pr. Kubikmeter skifer).

Den "hydro fracking" kunne måske en dag tillader gasbrønde eller olie operatører øjeblikket bruger hydraulisk frakturering til bedre kontrol af amplitude og de tredimensionelle konformation frakturering bølgerne, mens måske faldende deres vandforbrug og risikoen for en reservoirbjergart siver ind tilstødende klipperne og / eller miljøet

Denne kontrol ville blive udført:

1. ved at modulere intensiteten af ​​den injicerede elektriske energi ;
2. via fin kontrol (på en stadig hypotetisk måde) af elektrodernes position (i de 3 dimensioner af rummet);
3. via den fine kontrol af afstanden mellem elektroder, måske ved hjælp af sofistikerede akustiske detektorer (i stand til at dekonvolution i realtid, de krypterede signaler, der kommer op fra bunden og forvrænges af de kilometer sten, som den har krydset) for at lokalisere fra overfladen nøjagtig position af startpunktet for en elektrisk eksplosion (og derfor af elektroderne) for at styre strømmen af ​​stødbølger, der er ansvarlige for dislokation eller brud på klippen.

Denne mulighed for fjernbetjening er stadig hypotetisk. Og ifølge den tilgængelige litteratur er denne metode aldrig blevet testet på medium eller stor dybde, og til dato er der ingen sensorer eller servomotorer, der fungerer i meget stor dybde under forhold med højt tryk og høj temperatur (for eksempel). Eksempel for at manipulere interelektrodeafstanden, eller kontroller tilstanden af ​​disse elektroder).

State of the art

Forskning er stadig i dette nye område.

Bortset fra nogle teoretiske arbejde, synes de eneste konkrete erfaringer med "hydro fracking" i tjeneste af olie eller gas boring indeholdt i en ph.d. i civilingeniør , støttet i 2010 af M Miss Wen Chen, anlægsarbejder forsker. Denne afhandling inkluderer en teoretisk komponent og en laboratorieeksperimenterende komponent. Det blev støttet af Total-gruppen, der allerede bruger konventionelle boremetoder til olie eller gas, der er placeret i stor eller meget stor dybde, herunder offshore boring .

Denne afhandling gjorde det muligt - i laboratoriet og i en del af eksperimenterne - at nærme sig to af betingelserne for såkaldt "dyb" boring,

1. ) trykket (svarende til en dybde på ca. 1.500  m );
2. ) den meget "uigennemtrængelige" natur af reservoirbergarter , som olieindustrien nu ønsker at udnytte (0,1 microDarcy eller mD).

Det generelle formål med arbejdet var studiet af muligheden for at forberede (frakturering) klipper, der huser diffuse aflejringer af ukonventionelle kulbrinter og / eller stimulere (også ved at knække) eksisterende brønde (for at øges der og på en sådan måde bedre. fordelt i rummet end med konventionel hydraulisk frakturering, permeabiliteten af ​​bjerglaget, der skal udnyttes). Dette kræver modifikation af klippens mikrostruktur for at øge dens mikroporøsitet og porøsitet (for at muliggøre desorption og cirkulation af gas eller naturgaskondensater (som har brug for større porøsitet). Boreren skal dog finde en balance og - hvis det er muligt - ikke svække klodens modstand for meget, så mikrosprækkene ikke lukker for hurtigt.

W. Chen anvendt som erstatning for ægte stenprøver homogene mørtelcylindre kaldet "reagensglas". Disse prøver var af to slags; 1) fulde cylindre eksponeret eksternt for stødbølgen, og 2 °) borede cylindre (rørformet) udsat for en intern eksplosion).

De cylindriske prøver blev eksponeret i vand for kompressionsbølger genereret af "elektrohydrauliske" stød. Disse stød blev produceret ved afladning af to elektroder (1 cm fra hinanden  ) og placeret under høj spænding i et forstærket kabinet og i en faradise . Værktøjet til fremstilling af en elektrisk lysbue "i vand ved tryk og omgivelsestemperatur" blev udviklet med det elektriske ingeniørlaboratorium ved University of Pau og et firma (Effitech) med speciale i produktion af "stærke pulserende elektriske kræfter" (FPEP) til industri.

Derefter udsættes de rørformede prøver for interne elektriske stød "i den centrale del (udhulet) af en hul cylinder af mørtel begrænset lodret og radialt" i en anordning designet til at rekonstruere et tryk svarende til det, som man ville finde ved 1500 til 2.000  m dybde.

Wen Chen var således i stand til at undersøge virkningerne af stødbølgen in vitro på en mørtel, der simulerede en reservoirsten af  typen "  Tight Gas Reservoirs "). Det var i stand til at variere afstanden mellem elektroderne og teststykket og måle - i fin skala - virkningerne af deformationshastigheden, i kompression og i trækkraft (tangentiel trækkraft i den rørformede prøve). Det var også i stand til at gange antallet af inducerede chok og varierer deres intensitet og studere betingelserne for deformation og svækkelse af beton styrke samt dets permeabilitet (målt via den porøsitet af beton til gas og kviksølv ). Disse forhold afhænger især af mørtelets sammensætning, af dets gode anvendelse og i alle tilfælde af fordelingen af porestørrelsen og forbindelsen mellem disse porer såvel som "  tortuosity  " af porerne, så mange parametre hvilken indflydelse på betongas permeabilitet (jf. Darcys lov og Klinkenberg-metoden til evaluering af betonens permeabilitet.

Wen Chen var med hjælp fra forskellige laboratorier, herunder Laboratoriet for termodynamik og energi af komplekse væsker (LFC), i stand til at stole på viskoelastiske , viskoplastiske eller anisotrope 3D-modeller , elastiske "skadelige". Især var det i stand til at bruge EuroPlexus- koden , udviklet til CEA til at undersøge eksplosioner på grund af faldet af flydende korium ud af en atomreaktor ).

Resultater: Disse tests viser, at "skaden og permeabiliteten (af mørtelprøven) ændres med den injicerede energi uanset niveauet for indespærring" og at "permeabilitetstærsklen som en funktion af den injicerede energi stiger med niveauet af indeslutning" .

Disse tests vedrørte imidlertid kun "teststykker" et par centimeter bredt, hvoraf nogle blev holdt under tryk, men ikke under miljø-, temperatur- og dybdeforholdene i et ægte borehul.

I sin afhandling har forfatteren også avanceret viden om betonens indre modstand mod pulserende bølger, hvilket også kan være af interesse for olie- og gasindustrien, der bruger den til beklædning af brønde og til endestøbte kapper. .

Beregningsantagelser

W. Chen var i stand til at trække på flere afhandlinger og tidligere værker, herunder:

1. afhandlingen af ​​JF Dubé (1994);
2. afhandlingen af ​​TV Picande (2001);
3. afhandlingen fra Jacques Touya (2003), der fokuserede på metoden kendt som "  plasmasprængning  " eller PBT ( Plasma Blasting Technology , allerede "brugt til skurning af materialer, destruktion af store betonsamlinger eller boring af gallerier" eller i et tilfælde eksperimentel destruktion af bestemt affald).

Grundideen er, at produktionen af ​​kraftige elektriske stød i vand, der er indpodet i en dyb klippe, kunne generere "akustisk trykassocierede bølger", der er i stand til at knække en hård og uigennemtrængelig sten.

Tekniske principper

Hvis effektkondensatorerne, kilometerne med kabler, der forbinder overfladen til bunden af ​​brønden, og forholdene ved punktet på elektroden tillader det (kondensatorerne skal levere ti til hundreder kilovolt for at opløse klippen mellem de to skønsmæssigt placerede elektroder) , "hurtig restitution af stærke elektriske energier, der er lagret i kondensatorerne  ", kan konverteres til en stødbølge ("Blast"), der under gode forhold kan nå hundreder af megaPascal , det vil sige et sammenligneligt interval af "deformationshastighed i kompression "til det, der måles inden for eksplosionsområdet ( eksplosioner ), jordskælv , flykollisioner eller eksplosion af et missil på et hårdt mål i den skala, der er foreslået af Riisgaard, men det er her vandet, der erstatter det traditionelle eksplosivstof.

Touya har vist, at kraften af trykbølgen "afhænger direkte af den elektriske energi E B tilgængelig på tidspunktet for nedbrydning og i intet tilfælde om første lagrede energi" ), og disse elektriske udladninger kan gentages i serie.

Disse udledninger ville derefter udgøre et "  pulseret system  ", der blev mere effektivt ved rækkefølgen af ​​pulsationer, hvis virkning på en måde kunne sammenlignes med en "stor virtuel og fjern jackhammer ", indført i selve klippens hjerte, uden mekaniske dele; hammeren er her erstattet af lydbølgen (eller subsonisk "sammenbrud", der frigiver flere tusinde søjler i nogle få snesevis af nanosekunder ). Den således genererede bølge kunne "deporteres" af vandet (hvis vand er blevet injiceret, hvor det er nødvendigt, eller allerede findes i klippen i den ønskede mængde og steder);

Lige efter tænding opstår kortslutningen . Oprindeligt opstår der et meget kort energitab, kendt som "fase før afladning". I løbet af mindre end 180 μs (måling foretaget i laboratoriet af W. Chen, men dybt vand fyldt med salte kan være meget ledende , hvilket påvirker kvaliteten af ​​den elektriske udladning), svarer det til en diffusion af elektroner i mediet; Det korte spændingsfald er derefter ca. 25%.
Derefter “oprettes en buekanal mellem elektroderne. Udvidelsen af ​​buekanalen genererer trykbølger, der forplantes i væsken til det materiale, der skal behandles ”  ; Den elektriske lysbue får vandet til at "eksplodere" på en måde med fremkomsten af ​​et "  plasma " ledsaget af den næsten øjeblikkelige dannelse af en stor mængde gasbobler (kogende vanddamp og måske ilt og brint fra vandets krakning ) . Den elektriske afladning spreder sig hurtigt fra en elektrode til en anden (jo længere fra hinanden elektroderne er, jo højere skal spændingen være); Hvis mediet er vandigt, danner denne udledning en bølge af hydraulisk tryk, som bevæger sig mere eller mindre langt (afhængigt af dets styrke og modstanden fra klippen). Men disse stød kan til dels udgøre de samme problemer som dem, der fremkaldes af kemiske sprængstoffer og trykket ved hydraulisk frakturering, især i et materiale, der er mindre homogent end den mørtel, der blev brugt af W. Chen (2010) til sin afhandling.

Andre alternativer til kun hydraulisk brud

Siden begyndelsen af 2000'erne har producenter i det mindste søgt adskillige alternative teknikker til simpel eller "klassisk" hydraulisk frakturering, som er lokalt forbudt (i Frankrig for eksempel siden 2011 til udnyttelse af gas eller olie) og andre steder mere og mere kontroversiel, især for det forbrug af vand, det genererer, og den mængde energi, sand og kemiske input, det mobiliserer, og de dermed forbundne risici for forurening eller lækager og dets direkte bidrag og indirekte drivhusgasemissioner.

Disse løsninger, der hidtil er få, har i det væsentlige til formål at erstatte vand med en anden væske. De er ofte stadig eksperimentelle og nogle gange ikke uden risiko.

Selvom det er en af ​​varianterne, er vandkraftfrakturering en af ​​de løsninger, der undertiden er nævnt. Hvis vi havde den tilgængelige elektriske kraft og en god beherskelse af elektrodernes fjernpositionering, ville det muligvis muliggøre stimulering af brønde (olie, gaskondensater ) under tilstopning ved hjælp af en lysbue. Det kunne alligevel kræve brug af vand, men i mindre mængder til diffusion af proppanterne .

I fremtiden kan andre løsninger være:

• Vand og kvælstofskum , testet under virkelige forhold af US Energy Administration i 1970'erne, i et Devonian Shale-depot i Ohio , USA. Denne metode ville så have givet betydeligt bedre resultater end konventionel hydraulisk frakturering (bedre frakturering og hurtigere effektiv stimulering ifølge rapporten, der afsluttede det første officielle eksperiment), men den blev kun lidt fulgt; Ifølge en industrimand, der bruger denne metode (ved tryk på 8500 psi), tillader den også op til 50% mindre vand og bedre diffusion af proppemidlerne, mens der pumpes mindre.
• pneumatisk brud , som involverer injektion af luft ved højt tryk
• ikke-hydraulisk eksoterm brud (eller tør brud), opfundet til boring i arktiske områder, hvor vand fryser og fryser for hurtigt. Denne metode bruger ikke vand, sprængstoffer, syrer eller opløsningsmidler, men varmt helium . Egenskaberne ved denne inaktive gas og meget dårligt opløselige i vand gør det muligt at undvære noget andet produkt: injiceret i flydende tilstand, passerer helium til det gasformige trin takket være undergrundens naturlige varme, volumen gør det muligt for klippen at være brudt. Det testes af Chimera Energy Corp i Mexico i Chicontepec-feltet .
• CO₂ frakturering  ; med denne gas injiceret i superkritisk form i klippen med risiko for at fremskynde opløsningen af ​​klipperne og som et resultat af infiltrationer fra tilstødende, øvre eller nedre lag.
• propan gel brud  ; det er blevet testet siden 2011 af det canadiske firma Gasfrac og med ren propan (uden kemiske tilsætningsstoffer) af firmaet Ecorpstim.

Usikkerhed, grænser og vanskeligheder

Bortset fra kemisk desorption, der på forhånd udgør en stor risiko for forurening, er alle de "fysiske alternativer", der foreslås til hydraulisk fragmentering, baseret på kulde (flydende nitrogen + vand) eller på den meget pludselige pludselige opvarmning af klippen og / eller på formering af en chokbølge. I alle tilfælde er det et spørgsmål om at øge de indre spændinger i mineralsubstratet for at tvinge krybningen pludselig deri og fremme sprængning. Frakturering induceres af tryk og / eller af en stor termisk gradient over en kort afstand (i "kortslutnings" -zonen og af chokbølgen, der føres videre i tilfælde af elektrofrakturering);

Mange tekniske, miljømæssige, økonomiske, socioøkonomiske og økotoksikologiske ukendte vedvarer den dag i dag:

• Ifølge de tilgængelige modeller (2012), en ”dynamisk loading ( via den elektro - hydraulisk udledning af en bue eller PAED) genererer et netværk af mikrorevner mere homogene end genereres af en statisk belastning. Microcracks kan forplante sig under aflastning af kompressionsspænding ” . Elektrohydraulisk brud synes derfor i det mindste på en skala at være af potentiel interesse for boring, men er kun blevet konkretiseret og testet af Wen Chen og i en centimeter skala, mens olieselskaberne gerne vil dræne tusinder af kubik kilometer rock-tank; W. Chens test blev udført "i en 500 liters tank fyldt med ledningsvand". Dette vand var "ved omgivelsestemperatur" og med en "gennemsnitlig ledningsevne σ = 220 μS / cm)", mens vandet i dybden ofte er surt , ætsende , skalerende og meget fyldt med mineralske og metalliske salte. Boring bringer op omkring 100  g salt pr. Liter vand fra de dybder, hvor vi vil udnytte skifergas eller dyb geotermisk energi , og Total befinder sig i Elgin-reservoiret, der vender mod 5.530 meter under Nordsøen ved et tryk på 1.100  bar og ved opløst saltindhold på ca. 300.000 mg pr. liter (mere end 8,5 gange mere salt end i havvand ), hvilket bidrog til skalering, som blokerede en ventilsikkerhed, og derefter ødelagde et brøndhoved, der forårsagede Elgin-ulykken ( udblæsning af25. marts 2012).
  Forfatteren testede meget små volumener (11x22 cm) mørtel af en art, der ikke er repræsentativ for den mineralogiske og geostrukturelle variation af reservoirsten, der er mellem 1.500  m og 5.000  m  ; En af testene foretaget af W. Chen blev foretaget under tryk (svarende til 1500 til 2000  m dybde), men der søges skifergas op til 3000  m og mere). Dette arbejde var en første tilgang, der endnu ikke var repræsentativ for de dybe geotekniske betingelser for såkaldte olie- eller gasfelter med højt tryk og høj temperatur (HP / HT) med varmt vand (ofte mere end 200  ° C og op til 350  ° C i nuværende driftsforhold), stærkt mineraliseret og fyldt med metaller og undertiden i en seismisk risikotilstand , herunder i Nordsøen, hvor der registreres omkring ti små jordskælv hvert år).
• Den elektrohydrauliske frakturering kunne den i den dybde reducere risikoen for "  inducerede mikrojordskælv  "?
  Vil operatøren være i stand til nøjagtigt at styre placeringen af ​​elektroderne adskillige kilometer væk på overfladen? Og hvis det kunne, vil de naturlige begrænsninger i klippen (tryk, strøelse, tilstedeværelse af fejl, fejl, geologiske heterogeniteter osv.) Ikke forstyrre de mere stødbølgefluxer, der genereres af elektroderne.
• Modellerne er kommet langt, men for boretilsynsmanden og hans assistenter er en væsentlig del af arbejdet stadig uvirksom , selv nær overfladen, hvor risikoen for de lave slicks er vigtig. Dette er endnu mere sandt på store dybder, hvor lovgivningen i skala og formering regimer er modificeret, og hvor den geologiske sammenhæng er varieret og mindre kendte, og nogle gange allerede modificeret ved anden boring eller en gentagelse af fracking operationer.  ; Konventionel hydraulisk frakturering har været bredt praktiseret i USA siden 2004, men boreoperatøren udfører stadig sin operation empirisk i betragtning af trykmålingerne af væsken ( boreslam ) og den information og analyse, den stammer fra den. Observation af væsken, der kommer op fra brønden; Matematiske ligninger er endnu ikke i stand til at beskrive den komplekse tredimensionelle virkelighed af dybe brudsprocesser. I 2013 forklarede Total på sider dedikeret til skifergas, at ”For at forbedre produktionsteknikker er det nødvendigt at være i stand til at oversætte klippens opførsel under og efter frakturering med billeder. Total har udviklet 2D-modelleringsværktøjer til brudnetværk, men de er ikke tilstrækkelige til at opnå detaljeret viden om stenreaktioner. For at være så tæt på virkeligheden som muligt er det nu i tre dimensioner, at udbredelsen af ​​revner skal modelleres ” .
• Den frakturering electro løser ikke problemet med risici og farer for gasudslip på mellemlang og lang sigt (under drift og efter lukning af brønde, især efter et par årtier eller århundreder, og i tilfælde af jordskælv );
  Det kunne kun måske reducere behovet for at injicere proppants for at forhindre revnerne i at lukke og dæmper ikke behovet for successiv stimulering af brøndene.
• Omkostnings-fordelsbalancen er endnu ikke vurderet: Som Wen Chen (2010) påpeger, er en fordel ved elektrohydraulisk frakturering "fraværet af skadelige dampe og forurenende stoffer, der udsendes af det kemiske eksplosivstof" og måske bedre kontrol med in situ knusning af laget, men vi har endnu ikke undersøgt de øjeblikkelige og forsinkede geokemiske virkninger af en lysbue og dens in situ plasma , i en dyb klippe, der er naturligt rigere på kviksølv, bly, arsen, radionuklider og (i dette tilfælde) organisk og organometallisk forbindelser end på overfladen. Enhver elektrisk lysbue udstråler gennem det synlige spektrum og videre i ultraviolet og røntgenområdet . Her er det begrænset og forbundet med et kraftigt elektrisk felt, der kan dissociere organiske molekyler, inducere fotolyse , katalyse , oxidations- og reduktionsreaktioner (demonstreret i laboratoriet). Ud over at lette desorptionen af ​​carbonhydrider, kunne det også lette desorptionen og cirkulationen af ​​uønskede ioner ( tungmetaller , radionuklider ), der kan interagere med hinanden og med frie radikaler og carbonhydrider; I dette miljø rig på komplekse organiske molekyler kunne gentagelsen i stort antal af sådanne elektriske blink måske generere en betydelig mængde forurenende stoffer, som desto lettere bringes til overfladen med gas eller olie, da den elektrohydrauliske fracking vil have øget permeabiliteten. klippe. Enhver virkning af "plasmaet" induceret i dette ekstreme miljø (højtryksdampe, carbonhydriddampe, brint som følge af krakning af vand, temperatur på 100 til 200  ° C eller endnu mere) synes ikke at være blevet evalueret.
• Det er altid et spørgsmål om at udnytte fossile brændstoffer ved at forbruge mere og mere energi, materialer, tid og input til et lavere forhold pr. Investeringsenhed med risiko for gaslækager, hvilket sætter spørgsmålstegn ved "  bæredygtigheden  " af denne type drift med hensyn til bæredygtig udvikling . Brøndene er meget produktive i starten, men ikke meget holdbare (lidt gas i reservoirerne, stimulering nødvendig) og undertiden udsat for virkningerne af "koning" , det vil sige oversvømmelse af brønden med vandet, som også gavner. brud for at cirkulere bedre (muligvis forurener sig selv i forbifarten), hvilket gør brønden forældet om få år. Operatører af gas- og oliefelter i USA er således på få år blevet tvunget til at screene store landskaber med titusindvis til hundreder eller endda tusinder af derricks og derefter "brøndehoveder".
• Den frakturering electro kræver endelig en lokal kraftproduktionsanordning under højspænding . Dette betyder (højspændingskondensatorbanker, stik, isolatorer osv.) Skal være sikre, fordi de bruges under forhold på stedet og i en olie- og / eller gassammenhæng og kan blive udsat for vand eller brandfarlige dampe eller sprængstoffer. mængden af ​​elektricitet og de nødvendige midler til at bevæge sig til omfanget af en industriel udnyttelse af reelle indskud ville medføre omkostninger, risici, materialer og yderligere viden og know-how, der stadig skal evalueres.

Noter og referencer

1. (i) F. Chille, A. Sala og F. Casadei, "  Indeslutning af eksplosionsfænomener i underjordiske elektriske kraftværker  " , Advances in Engineering Software , vol.  29, nr .  1,1998, s.  7-12.
2. (in) A. Kira M. Fujita og S. Itoh, "  Undervandsexplosion af sfærisk eksplosiv  " , Journal of Materials Processing Technology , bind.  85,1999, s.  64-68.
3. Wen Chen , Elektrisk frakturering af geomaterialer: undersøgelse af skader og permeabilitet (doktorafhandling i civilingeniør), Pau, University of Pau and the Pays de l'Adour,8. december 2010( læs online [PDF] ).
4. Permeabilitet mindre end eller lig med 0,1 md (microdarcy)
5. Præsentation af Fracking på Halliburton-webstedet "Arkiveret kopi" (version af 6. august 2018 på internetarkivet ) , hørt 2011/01/15
6. JY Renaud (1980), formbarhed ved høj belastningshastighed, anvendelse på elektromagnetiske og elektrohydrauliske formningsteknikker, Speciale, University of Nantes
7. Rim, Geun-Hie Hie, Cho, Chu-Hyun H.; Lee, Hong-Sik Sik; Pavlov, Evgeny P. (1999), Et elektrisk eksplosionssystem til klippefragmentering  ; Pulsed Powerin Pulsed Power Conference, 1999. Sammendrag af tekniske papirer. 12. IEEE International  ; Konferencepublikation, 165 - 168 bind 1 ( abstrakt ), hørt 2013-03-22
8. Richard H Wesley (1984) Organisme destruktion ved elektrohydraulisk udledning Inden for en pulseret magnetfelt kuvert :; Environment International, bind 10, udgave 4, 1984, side xxv ( link )
9. M. Loeffler, HA Wieland, J. Neumann og C. Dreesen (2001), ” Elektriske ledningseksplosioner som grundlag for alternative sprængningsteknikker? ”, Præsenteret af Intl Conf. om Pulsed Power Applications, Gelsenkirchen, Tyskland, marts 2001.
10. David J. Hemmert, Vasiliy I. Smirnov, Rafiqul Awal, Shrutesh Lati og Amith Shetty (2010), Pulsed Power Generated Shockwaves in Liquids from Exploding Wires and Foils for Industrial Applications , oral session report.
11. Yufeng Zhou, Jun Qin, Pei Zhong (2012), Karakteristika for den sekundære bobleklynge produceret af en elektrohydraulisk stødbølgelitotripter  ; Ultralyd i medicin og biologi, bind 38, udgave 4, april 2012, side 601-610 ( resumé )
12. Arthur N. Tessler, Jeffrey Kossow (1975), Elektrohydraulisk sten opløsning  ; Urologi, bind 5, udgave 4, april 1975, sider 470-474
13. Touya G. (2003), Bidrag til den eksperimentelle undersøgelse af elektriske udledninger i vand og tilhørende trykbølger, Realisering af en industriel prototype på 100 kJ til behandling af affald ved pulserende elektrisk kraft , Speciale fra University of Pau og Pays de l'Adour
14. N. Karpel Vel Leitner, G. Syoen, H. Romat, K. Urashima, J.-S. Chang (2005), Generering af aktive enheder ved det pulserende lysbueelektrohydrauliske udladningssystem og anvendelse til fjernelse af atrazin  ; Vandforskning bind 39, udgave 19, november 2005, sider 4705–4714 ( abstrakt )
15. North Keller Neighbors Together (NKT), permeabilitet og perkolering i skifer (målt i mikrofarlig eller endda nanodarcy)  ; www.nknt.org (advokatgruppe på 4.500 grundejere med mineralrettigheder til ca. 5.000  hektar i USA)
16. Touya G., Reess T., Pécastaing L., Gibert A., Domens P. (2006), Udvikling af subsoniske elektriske udladninger i vand og målinger af de tilknyttede trykbølger , Journal of Physics: Applied Physics, s.  5236-5244
17. I ALT (2013) Gas, fra skifer; Udvikling af morgendagens teknologier "Arkiveret kopi" (version af 6. august 2018 på internetarkivet ) , hørt 2013-03-23
18. se især s.  Den 31. / 168 afhandlingen citeret ovenfor af W. Chen elektriske fraktureringsmetoder geomaterials; Undersøgelse af skader og permeabilitet
19. Picandet V., Khelidj A., Bastian G. (2001), Effekt af aksial kompressionsskade på gaspermeabilitet af almindelig og højtydende beton , Cement- og betonforskning 31, 2001, s.  1525-1532 .
20. Picande T V. (2001), Indflydelse af mekanisk skade på permeabilitet og vanddiffusivitet af beton , doktorafhandling, University of Nantes
21. Hearn N., Lok G. (1998), Måling af permeabilitet under enakset kompression: en testmetode , ACI Mater J, 95 (6), s.  691-4
22. Desmorat R. (2006), Positivitet af den indre spredning af en klasse af ikke-standardiserede anisotrope skadesmodeller , Mekaniske rapporter 334, s.  587-592
23. Dubé JF (1994), forenklet modellering og viskoskadelig opførsel af betonkonstruktioner; Anvendelse på jordskælv og stød fra armeret betonkonstruktioner , doktorafhandling fra ENS de Cachan, 1994
24. Dubé JF (1996), Pijaudier-Cabot G., La Borderie C. (1996), En hastighedsafhængig skadesmodel for beton i dynamik , Journal of Engineering Mechanics ASCE, s.  939-947
25. CDA (hypotetisk kerne forstyrrende ulykke)
26. Riisgaard B., Ngo T., Mendis P., Ge orgakis CT, Stang H. (2007), Dynamiske stigningsfaktorer for højtydende beton i kompression ved hjælp af split hopkinson trykstang . Proceedings of the International Conference of Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structures, (ICRM CCS'07), Italien, 2007, s.  1-4 .
27. M. Hamelin, F. Kitzinger, S. Pronko, og G. Schofield (1993), i Proc. af 9. IEEE Pulsed Power Conf., Albuquerque, NM, juni 1993, s.  11–14
28. Se side 14/168 i hans allerede citerede afhandling af W. Chen (2010); Elektrisk brud på geomaterialer; Undersøgelse af skader og permeabilitet
29. Cathignol, JL Mestas, F. Gomez, P. Lenz (1991), Indflydelse af vandledningsevne på effektiviteten og reproducerbarheden af ​​elektrohydraulisk stødbølgenerering  ; Ultralyd i medicin og biologi, bind 17, udgave 8, sider 819-828 D.
30. Madhavan, S., Doiphode, PM, Chatu rvedi, S. (2000), Modellering af stødbølgenerering i vand ved elektriske udladninger , IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. 28, nummer 5, 2000, s.  1552-1557
31. Menon S., Lal M. (1998), Om dynamik og ustabilitet af bobler dannet under eksplosioner under vand , Experimental Thermal and Fluid Science 16, 1998, s.  305-321
32. Skifergas: Parlamentet forbyder brugen af ​​hydraulisk frakturering , Le Monde 30.06.2011
33. Eks: Earth work saction (NGO) "Archived copy" (version af 6. august 2018 på internetarkivet )  ; Hydraulisk fraktur skråt mod miljøspørgsmål
34. JD Arthur, B. Bohm og M. Layne, " Hydrauliske fraktureringsovervejelser for Marcellus-skiferens naturgasbrønde ", præsenteret på Ground Water Protection Council 2008 Annual Forum, Cincinnati, OH 21. - 24. september 2008, ALL Consulting
35. Josh Fox (2010), Uddrag / Trailer af filmen og fuld film med franske undertekster
36. Le Figaro , Skifergas: klassisk brud har få alternativer  ; 29. november 2012
37. Blauer, RE og CA Kohlhass. Fraktureringstræning med skum. parper SPE 5003, præsenteret på det 49. årlige efterårsmøde, SPE of AIME, Houston, Tex, 6-9 oktober 1974
38. Morgantown Energy Research Center (MERC) fra ERDA (US Energy Research and Development Administration
39. KH Frohne (1976), sammenligning af konventionel hydraulisk og vand / kvælstofskum frakturering i to Ohio Devonian Shale gasbrønde , Morgantown Energy Research Center, Rapport: ref: MERC / TPR-76-1, februar 1976,], PDF, 15 sider
40. Consoglobe, en ren udnyttelsesteknik for skifergas i syne  ; september 2012
41. Banque des Savoirs de l'Essonne, Skifergas : efter hydraulisk brud  ; 17. oktober 2011
42. Le Monde , Skifergas: regeringen udelukker en genoptagelse af forskning  ; 5. november 2012
43. Reuters, propanerstatning for vand i skiferfracking  ; 22. november 2011
44. Marcellus Drilling News, eCORP tester ny vandløs LPG-frackingsmetode på første skiferbrønd  ; Januar 2013
45. Total-Elgin, http://www.elgin.total.com/elgin/DisplayFile.aspx?download=true&FileName=elgin-g4-well-architecture--offshore-.jpg Diagram over G4-brønden (Elgin G4-brøndarkitektur offshore]), offentliggjort af Total, hørt 21-04-2012
46. K. Orski, B. Grimbert, C. Menezes & E. Quin (2007), Fighting Lead and Zinks Sulphide Scales on a North Sea HP / HT Field  ; Total E&P UK Ltd. ; European Formation Damage Conference, 30. maj - 1. juni 2007, Scheveningen, Holland; ( ISBN  978-1-55563-160-4 ) Society of Petroleum Engineer
47. PC Marrow, seismisk overvågning af Nordsøen , rapport OTH 90 323, udarbejdet af "Global seismology for Health and safety executive (HSE) , Offshore-teknologi, rapport, PDF, 59 sider, 1991, ( ISBN  0-11-885999 -4 )
48. HK Kutter, C. Fairhurst (1971), Om brudprocessen ved sprængning  ; International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, bind 8, udgave 3, maj 1971, side 181-188, IN1-IN10,189-202
49. P. Bunger, Robert G. Jeffrey, Emmanuel Detournay; Sejhedsdominerede eksperimenter med hydraulisk fraktur med næsten overflade (CSIRO Petroleum; University of Minnesota); Gulf Rocks 2004, det 6. nordamerikanske Rock Mechanics Symposium (NARMS) / American Rock Mechanics Association, 5-9 juni 2004, Houston, Texas ( Sammendrag og introduktion på engelsk )
50. J. Adachi, E. Siebrits, A. Peirce og J. Desroches; Computersimulering af hydrauliske brud  ; International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences; Bind 44, udgave 5, juli 2007, side 739-757; Doi: 10.1016 / j.ijrmms.2006.11.006 ( Resumé, på engelsk )
51. Arash Shadravan & Mahmood Amani (2012), [Hvad enhver ingeniør eller geovidenskab burde vide om højtryksbrønde med høj temperatur]  ; 163376-MS; SPE Conference Paper ( Resumé )
52. Jean-Paul Szezuka (2005), https://www.scribd.com/doc/29116596/forage-horizontal Directional boring, Engineering og metoder]  ; ENSPM, Ed 3.3, juni 2005.

Se også

Relaterede artikler

• Petrokemiske stoffer
• Hydraulisk fracking
• Kavitation
• Olieindustrien
• Skifergas , fyretamp
• Skifer , skiferagtig lagdeling , løvspring
• boring , færdiggørelse
• porøsitet
• Permeabilitet
• Darcy's lov
• Fremkaldt jordskælv
• Stratigrafi , dip
• Væskemekanik
• Strukturgeologi , geoteknik
• Reologi
• stressfelt , Hookes lov

Bibliografi

• (fr) Jean-Paul Szezuka (2005), ENSPM Directional boring, Engineering og metoder , Ed 3.3,Juni 2005
• (en) O. Maurel, T. Reess, M. Matallah, A. De Ferron, W. Chen, C. La Borderie, G. Pijaudier-Cabot, A. Jacques, F. Rey-Bethbeder (2010), elektrohydraulisk chok bølgenerering som et middel til at øge mørtelens indre permeabilitet  ; Cement- og betonforskning; Bind 40, nummer 12,december 2010, side 1631–1638 ( resumé )
• (en) Wen Chen, Olivier Maurel, Thierry Reess, Antoine Silvestre De Ferron, Christian La Borderie, Gilles Pijaudier-Cabot, Franck Rey-Bethbeder, Antoine Jacques (2012), "Eksperimentel undersøgelse af en alternativ oliestimuleringsteknik til tætte gasreservoirer baseret på dynamiske stødbølger genereret af Pulsed Arc Electrohydraulic Discharges ”  ; Journal of Petroleum Science and Engineering Ukonventionel efterforskning og produktion af carbonhydrider Udfordring  ; Bind 88–89,Juni 2012, side 67–74
• (en) GW Ma & XM An (2008), "Numerisk simulering af sprængningsinducerede stenbrud"  ; International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences  ; bind 45, nummer 6,september 2008, side 966–975 ( resumé )
• (en) David J. Hemmert, Vasiliy I. Smirnov, Rafiqul Awal, Shrutesh Lati og Amith Shetty (2010), Pulsed Power Generated Shockwaves i væsker fra eksploderende ledninger og folier til industrielle applikationer , mundtlig rapport.
• (en) S Pronko & al. (1993), Megajoule impulserede kraftforsøg til plasmabrydning af minedrift  . IEEE INT Pulserende effekt
• (in) Hubbert, MK; Willis, administrerende direktør; Mekanik for hydraulisk brud  ; Samme. - Am. Assoc. Kæledyr. Geol. (Forenede Stater) ; Volumen: 18; OrgUS Geological Survey ( Resumé )

eksterne links

• (da) ProPublica - Hvad er hydraulisk brud?
• (en) Dyb udnyttelse af fossile brændstoffer (Energyindepth.org)
• (en) Præsentation af hydraulisk frakturering ved American Petroleum Institute (engelsk)
• ( fr ) Data om fracking-ekstraktion fra America's Natural Gas Alliance:
• (en) US EIA: Energy Information Administration
• (en) EPA: United States Environmental Protection Agency og EPA hydrofracking side