Un calendrier des activités du programme de recherche sur la production d'hydrates de gaz Mallik 2002 : nouvelle compréhension du rôle des hydrates de gaz naturel dans le changement climatique et de leurs possibilités comme source d'énergie mondiale

Introduction

Travailler dans le Grand Nord canadien en hiver présente des défis logistiques peu communs. Il fait froid, les journées sont très courtes et il n'y a pas toujours de routes qui mènent aux endroits où l'on veut aller. Réunir l'équipement et le personnel nécessaires pour réaliser un programme de forages et d'études scientifiques de l'envergure de Mallik 2002 exige beaucoup de planification et de coordination. Cette section du site Web donne une idée de la complexité de ce programme ambitieux où tout doit être réalisé dans un ordre rigoureux, où chaque activité dépend de la réussite de la précédente. Les dates sont approximatives.

Transport du matériel et de l'équipement dans le Nord (juillet, août, septembre 2001)

Le moyen le plus économique de faire venir des choses aussi lourdes qu'un appareil et du matériel de forage est le transport par camion ou par barge. Au début de juillet, l'appareil de forage a été transporté par camion depuis un endroit situé au sud d'Edmonton jusqu'à Inuvik. En juillet et en août, 25 camions chargés de matériel de forage (tubage, tiges de forage, boue de forage, pompes, carburant, équipement de diagraphie des boues, etc.) et d'équipement pour le campement et la construction sont partis d'Edmonton et de Calgary pour se rendre à Hay River dans les Territoires du Nord-Ouest. De Hay River, ce matériel, pesant près de 760 tonnes, a été transporté jusqu'à Inuvik par barge. De là, l'appareil et l'équipement ont été embarqués dans d'autres barges jusqu'à l'aire de rassemblement de Taglu, l'endroit le plus près du site de forage prévu, où les barges peuvent se rendre, sur la côte de la mer de Beaufort.

Cette halte est nécessaire parce que les approches de la côte de la mer de Beaufort, aux abords du site de forage, ne sont pas assez profondes pour accueillir des barges lourdement chargées. Tout l'équipement et le matériel, y compris les camions qui transporteront l'équipement au site de forage, ont été déchargés et entreposés à l'aire de rassemblement de Taglu, en attendant que la glace soit suffisamment prise pour construire une route de glace menant au site de forage de Mallik. La photo montre tout l'équipement entreposé à l'aire de rassemblement de Taglu.

Routes de glace publiques et privées (de la mi-novembre à la fin de décembre 2001)

En hiver, le gouvernement des Territoires du Nord-Ouest construit et entretient une route de glace publique de 150 km pour relier les collectivités d'Inuvik et de Tuktoyaktuk. En déneigeant la surface de glace sur une largeur de 75 m, on obtient une route glissante, mais excellente. Cette route assure la circulation des véhicules privés, commerciaux et récréatifs entre ces deux collectivités nordiques. Elle passe à une quarantaine de kilomètres de Mallik, il faut donc construire une route privée pour se rendre au site de forage (voir la carte).

L'équipe de Mallik 2002 a fait appel à des entrepreneurs pour effectuer les travaux. La route a été construite en deux étapes : d'abord le tronçon nord, qui relie l'aire de rassemblement de Taglu au site de forage, puis le tronçon sud pour relier Taglu à la route publique Inuvik-Tuktoyaktuk. Ce dernier tronçon a été construit par d'autres sociétés d'exploration pétrolière. La construction des routes de glace ne peut commencer avant que la glace du fleuve Mackenzie soit suffisamment épaisse pour supporter le poids des camions spécialement équipés pour arroser la glace afin de renforcer la voie. Pendant un mois, des camions enlèvent la neige et arrosent la glace pour l'épaissir. Il faut qu'elle atteigne environ un mètre d'épaisseur pour être capable de supporter le lourd équipement de forage transporté au site Mallik. Afin d'être en mesure de commencer le forage à la date prévue, la construction de la route de glace menant au site de forage a été entreprise à la mi-novembre.

Montage du campement et installation de l'appareil de forage (début décembre)

Dès que la route de glace entre Taglu et le site de forage fut terminée, tout le matériel (appareil de forage, l'équipement et les modules du campement) ont été transporté par camion au site de forage Mallik et déballé. Il a fallu ensuite compter une semaine d'activités fébriles pour monter le campement et assembler l'appareil.

Un appareil de forage et trois trous en 52 jours (de la mi-décembre 2001 au début février 2002)

Ce programme prévoit le forage de trois trous à une profondeur de 1200 m - le puits d'essais principal flanqué de deux puits d'observation. Les puits doivent être équipés de blocs obturateurs de puits. Le pergélisol (sol gelé en permanence) a une épaisseur de plus de 600 m à cet endroit, et il faut refroidir la boue de forage afin de limiter le plus possible le dégel de la zone de pergélisol et la dissociation des hydrates de gaz se trouvant à quelque 200 m sous le pergélisol. Les hydrates de gaz se dissocient en eau et en méthane sous l'action de la chaleur et de la dépressurisation.

Les dates de démarrage du forage sont les suivantes : 1er puits d'observation - le 25 décembre 2001; 2e puits d'observation - le 8 janvier 2002; puits principal - le 23 janvier 2002. Jusqu'à la fin janvier, le site de forage est relativement désert - l'accent est mis sur le forage. Toutefois, les premières observations scientifiques seront les sondages de température dans les deux puits d'observation, ainsi que l'échantillonnage et l'analyse des gaz retournés dans la boue de forage.

Carottage (du début février à la mi-février 2002)

Pour les géologues, c'est la partie la plus attendue du programme - surtout parce qu'il n'est pas possible de prévoir quelle longueur aura la carotte récupérée. Selon le plan, on devrait extraire une carotte d'au moins 200 m, qui comprendra tous les intervalles riches en hydrates de gaz. Cependant, il survient fréquemment des complications pendant le forage qui empêchent de récupérer certains intervalles.

La remontée de la première longueur de carotte du puits principal mettra l'équipe scientifique en effervescence. À l'appareil de forage, des échantillons seront rapidement prélevés sur la carotte, et la teneur en gaz de certains d'entre eux sera analysée immédiatement, tandis que d'autres échantillons seront conservés dans de l'azote liquide ou des contenants pressurisés en vue d'analyses ultérieures. Les installations d'analyse au site de forage sont limitées, et c'est pourquoi la carotte sera transportée par la route de glace jusqu'au Centre de recherche d'Inuvik (CRI). Les scientifiques du CRI la découperont dans le sens de la longueur; une moitié fera l'objet d'analyses et l'autre sera archivée. Ils photographieront et décriront la carotte pour reconstituer son histoire sédimentologique. Les scientifiques mesureront des propriétés physiques telles que la porosité et la perméabilité, la conductivité thermique, la susceptibilité magnétique, l'émission naturelle de rayons gamma et la vitesse de propagation de l'onde acoustique. D'autres échantillons seront prélevés sur la carotte et expédiés dans des laboratoires ultra-spécialisés du monde entier en vue d'études plus poussées, notamment sur la chimie et la physique moléculaires des gaz, la géochimie organique et inorganique, y compris des études isotopiques, et la microbiologie. La moitié archivée de la carotte sera transportée jusqu'aux installations de la CGC à Sidney (C.-B.), où elle sera entreposée. À la fin février, la plupart des scientifiques du CRI seront rentrés chez eux.

Géophysique de fond de trou (mi-février 2002)

Une fois le forage et le carottage terminés, on procédera à la diagraphie (mesure) d'un des puits d'observation et du puits d'essai principal au moyen d'une gamme de capteurs géophysiques qui mesurent les propriétés électriques, magnétiques, thermiques et acoustiques des formations géologiques. Deux techniques sismiques seront utilisées pour créer une image tridimensionnelle de l'intervalle d'hydrates de gaz. On mesurera le profil sismique vertical (PSV) dans chaque puits d'observation. Des sources acoustiques (vibreurs) à la surface transmettront un signal à différentes distances de la tête du puits, qui sera détecté par un train de récepteurs sensibles disposés le long du puits. De plus, une expérience de tomographie puits à puits sera effectuée avant et pendant les essais de production d'hydrate de gaz sur le puits. Une source acoustique dans un des puits d'observation créera des ondes acoustiques qui traverseront la zone de production et qui seront détectés par les récepteurs du second puits d'observation. Cette expérience permettra d'observer les changements provoqués par les essais de production dans les couches d'hydrates.

Essais de production (de mi-février à la fin février 2002)

Une fois le forage et le carottage terminés, des essais de production de gaz auront lieu dans le puits principal. Un intervalle de dix mètres, saturé d'hydrates de gaz, sera isolé dans le puits, et de l'eau chaude y sera injectée par tuyau afin de faire fondre les hydrates de gaz sous forme de glace. L'eau et les gaz dissociés seront pompés à la surface, où les gaz seront séparés de l'eau, puis mesurés et analysés. Des groupes de chercheurs des États-Unis et du Japon travaillent depuis des mois à la modélisation du comportement de la couche d'hydrates en présence de fluides de diverses températures, dans le but de récupérer le maximum de gaz de ce court intervalle. Les essais de production visent à trouver les meilleures façons de récupérer le méthane des hydrates de gaz et à déterminer si les hydrates de gaz peuvent être récupérés en quantités suffisantes pour constituer une source d'énergie exploitable économiquement. Comme dans le cas des autres puits d'exploration d'hydrocarbures, les essais de production sont confidentiels et l'accès aux résultats réservé aux partenaires des puits qui financent le projet Mallik.

Départ du site (début mars)

Vers la mi-mars, les températures dans le delta du Mackenzie commenceront à grimper, il faudra donc démonter l'appareil et le campement rapidement, pendant qu'il est encore possible d'emprunter les routes de glace sans danger. Tout doit être transporté par camion jusqu'à Inuvik. Une partie de l'équipement spécialisé doit être retournée en Alberta à la fin du projet. Au printemps, des restrictions peuvent être imposées sur la charge des véhicules au Yukon et dans le nord de la Colombie-Britannique. Un départ tardif pourrait retenir l'appareil de forage et l'équipement lourd à Inuvik jusqu'à la levée des restrictions et occasion de lourds frais de temps d'attente. Lors de la fermeture du site, il faut recouvrir et sceller le puits et enlever toutes traces d'activités découlant du programme, conformément à la réglementation gouvernementale, comme le précisent les permis accordés pour le projet Mallik.

Visite du site (été 2002)

Au cours de l'été 2002, le site de forage sera inspecté pour vérifier s'il ne reste pas de débris. Cette visite permettra également de télécharger les données de température recueillies par les instruments laissés dans les trois puits.

Résultats scientifiques (automne 2002 - décembre 2004)

Plus de 100 chercheurs du monde entier étudieront les échantillons et les données géophysiques provenant de Mallik 2002. Afin de leur laisser suffisamment de temps pour compiler leurs résultats et rédiger leurs rapports scientifiques, on impose une période de confidentialité de deux ans après la fin des travaux de forage. Les résultats seront présentés lors d'une séance spéciale d'une conférence scientifique qui se tiendra au printemps 2004, et les communications réunies dans un volume spécial. Un CD-ROM d'accompagnement contenant des données scientifiques et de la documentation sera également produit (décembre 2004).

C'est ici que prend fin le calendrier des activités, mais la recherche sur les hydrates de gaz se poursuivra. Les résultats du programme Mallik 2002 fourniront un aperçu des défis techniques que présente la mise en valeur des hydrates de gaz naturel comme source d'énergie mondiale et aideront à comprendre le rôle des hydrates de gaz dans le changement climatique planétaire. Cependant, comme toute investigation scientifique, ces travaux vont probablement susciter davantage de questions que de réponses.