PETROVAL : potentiel de valorisation géothermique des forages pétroliers au niveau national

15.10.2019
Le projet PETROVAL, réalisé dans le cadre des conventions nationales ADEME-BRGM 2017 et 2018, a permis de dresser un état des lieux des forages pétroliers et de leurs caractéristiques et de mettre en place une méthodologie d’analyse de ces données permettant d’envisager une reconversion pour un usage géothermique de type échangeur en boucle ouverte ou fermée.

Carte de distribution des forages potentiellement reconvertibles par régions et classes de profondeur réalisée dans le cadre du projet PETROVAL. © ADEME-BRGM

Le besoin

En France métropolitaine, la recherche d’hydrocarbures a été menée dans les deux grands bassins parisien et aquitain, ainsi que dans les structures sédimentaires du sud-est (Languedoc-Roussillon et Provence), de l’Auvergne (Limagne), du couloir rhodanien et du fossé rhénan. Un peu plus de 12 000 forages pétroliers ont pu être recensés sur le territoire national. La fin programmée de la recherche et de l'exploitation des hydrocarbures en France (loi n° 2017-1839) introduit notamment l’obligation, pour les titulaires de concessions, d’étudier les possibilités de reconversion pour un usage autre (géothermie notamment) des forages pétroliers cinq ans avant l’expiration de la concession. Ainsi les enjeux de la reconversion des forages pétroliers sont donc principalement d’ordre environnemental et économique.

Les résultats

Le projet a permis de réaliser un premier état des lieux des forages pétroliers en France (situation géographique, profondeur atteinte, cible pétrolière, statut actuel des ouvrages, aquifères traversés…) et d’étudier leur potentiel de reconversion en échangeur géothermique de type boucle ouverte ou boucle fermée. Un premier filtre a été appliqué à l’ensemble des forages pétroliers pour ne conserver que les 2 014 forages les plus récents, réalisés après 1970, ayant atteint une profondeur supérieure à 200 m du fait de l’usage envisagé (géothermie basse ou haute température), présentant des diamètres suffisants (forages de reconnaissance exclus) et présentant au moins un document permettant de connaître la façon dont le forage a été réalisé initialement (rapport de fin de sondage, coupe géologique, etc.) . La base de données des forages a ensuite été complétée avec les informations suivantes :

  • boucles ouvertes : le nombre d’aquifères potentiels traversés et leurs caractéristiques disponibles (profondeur du toit et du mur, épaisseur utile ou totale, température, transmissivité). 1 749 forages sont traversés par au moins un aquifère, dont 1 252 sont localisés dans le bassin de Paris, 449 dans le bassin aquitain et 34 dans le fossé rhénan. Il est à noter que sur les 1 749 forages ayant traversé au moins un aquifère, 634 sont encore en exploitation à ce jour, les autres étant définitivement ou provisoirement fermés ;
  • boucles fermées : estimation de l’énergie annuelle extractible à partir d’un modèle développé dans MATLAB®, qui prend en compte l’échange de chaleur entre le tube interne, l’annulaire et l’encaissant. 12 scénarios correspondant à 4 diamètres de forage et 3 valeurs de conductivité thermique du tube central ont été simulés. Afin de maximiser la quantité de chaleur fournie par la pompe à chaleur (PAC), trois variables ont été optimisées : la profondeur équipée du forage, la quantité de chaleur fournie par la PAC ramenée au mètre de forage équipé, et la part d’eau chaude sanitaire dans le besoin couvert par la PAC.

L’utilisation

Suite à ce premier état des lieux, le projet se poursuivra en 2019 et 2020 par une étude de préfaisabilité technico-économique sur quelques forages ciblés dans les trois principaux bassins (bassin de Paris, bassin aquitain et fossé rhénan). Le choix des ouvrages sera réalisé en concertation avec les DREAL, les directions régionales de l’ADEME, les collectivités intéressées et les industriels dont les puits, qui seront bientôt en fin de vie, présentent une possibilité de reconversion.

Ils en parlent

 « Le travail conduit par le BRGM dans le cadre de Pétroval a représenté une plus-value intéressante qui a permis d’’identifier quelques 2 000 anciens forages pétroliers. Nous avons désormais une image plus claire de ces puits (nombre, répartition géographique, profondeurs …). Et nous venons de confier au BRGM le projet Valor, qui, pendant une année supplémentaire, permettra d’étudier, à titre d’exemple, la faisabilité technique et économique de la conversion de cinq à six ouvrages. »
Philippe Laplaige, conseiller-expert en géothermie pour l’ADEME

Les partenaires

  • ADEME