(2022-2024) GEOPOL, nouvelle technologie à base de polymères pour contrôler les venus de sable en géothermie profonde

Contexte

Le projet GEOPOL s’inscrit dans l’axe 1 de la 5^ième édition de l’Appel à Projet de Recherche (APR) Energie durable de l’ADEME "Optimisation des systèmes énergétiques et réduction de leurs impacts par l’amélioration des briques technologiques" et le sous-axe "Production d’énergie à partir de sources renouvelables" et concerne la géothermie profonde.

Il a pour but de solutionner l’endommagement continu par accumulation de particules fines des doublets géothermiques dans les milieux clastiques (formations argilo-sableuses ou argilo-gréseuses) avec pompage et réinjection des fluides dans la nappe d’origine.

Le projet consistera à adapter un traitement déjà utilisé sur des puits de production de pétrole ou de stockage de gaz et protocole d’utilisation aux conditions spécifiques de la géothermie par le biais d’expérimentations en laboratoire, de modélisations et de tests en environnement représentatif pour la recherche industrielle et permettant la validation de la technologie.

Le projet est coordonné par POWELTEC en partenariat avec le BRGM et STORENGY sur une durée de 2 ans.

Objectifs du projet

Les objectifs scientifiques et techniques visés par le projet consistent à adapter un traitement de puits composé d’eau et de polymère à base d’acrylamide afin de remédier aux venues de sable et de particules fines qui a fait ses preuves dans les puits de production de pétrole et les puits de production ou de stockage de gaz. Ce type de traitement permet de mettre en place un film protecteur sur la surface de la roche qui fixe les fines et consolide le réservoir.

Le projet se décompose en 4 lots.

Le premier lot, coordonné par Poweltec, consistera à qualifier et adapter le traitement à base de polymère aux caractéristiques du fluide et du réservoir au laboratoire.

Le deuxième lot, coordonné par le BRGM, consistera à analyser et interpréter les données issues des tests en laboratoire via un modèle analytique et à dimensionner les tests en prévision d'une mise à l'échelle réelle (pilote).
Le troisième lot, coordonné par Storengy, consistera de valider le traitement en configuration représentative (pilote) ainsi que réaliser une première évaluation technico-économique de la technologie en condition réelle d’un doublet géothermique.

Enfin, le lot 4 consistera pour Poweltec de jouer le rôle de coordination tout au long du projet et de valoriser les résultats du projet en vue de publications.

Rôle du BRGM

Le BRGM intervient dans l’ensemble des lots du projet (1 à 4) de la transmission des données nécessaires pour les essais en laboratoire au choix du pilote final et coordonne le lot 2 qui concerne :

• l’interprétation des essais en laboratoire sur carotte du lot 1 avec un modèle analytique 1D avec et sans injection de polymère ;
• l’adaptation du modèle précédent à la géométrie et conditions du puits pilote (monopuits avec géométrie radial ou doublet avec géométrie 2D) afin de dimensionner la formulation du produit, les volumes et le débit d’injection ;
• la mise à jour du modèle / protocole de traitement suivant les premiers résultats du monitoring du pilote (lot 3).

Résultats attendus

Les résultats attendus sont de développer les fondamentaux nécessaires pour transposer ce type de traitement au contexte des doublets géothermiques profonds qui présente des spécificités importantes avec plusieurs verrous associés à lever :

• Efficacité du traitement pour vérifier que le polymère ne se désorbe pas ou peu avec de fortes vitesses puisqu’en géothermie les débits de production sont beaucoup plus élevés que pour les puits de pétrole traités selon ces méthodes (typiquement un facteur 6 à 7) ;
• Validation des produits de traitement et leur impact environnemental jusqu’à des températures de 80 - 100 °C pour couvrir l’ensemble des cas d’applications les plus profonds en contexte clastique ;
• Protocole de traitement dans un contexte géothermique (100 % eau) ;
• Stratégie de traitement puisque le polymère peut potentiellement apporter un gain sur les deux puits du doublet géothermique mais avec un impact respectif à qualifier.

Partenaires du projet

• POWELTEC
• BRGM
• STORENGY