EMEA-CIS Français

Forage extrême !

Driver Pipeline (États-Unis) réalise un forage de 1,8 km dans la roche, d’un seul trait

août-2011

Affectueusement appelé FRAP (Fossil Ridge to Arc Park) par les responsables du maître d’ouvrage Chesapeake Midstream Partners, le projet d’installation de gazoduc sans tranchée, pour transporter le gaz naturel issu des énormes gisements de Barnett Shale, est le plus long forage directionnel horizontal tenté dans l’histoire de Chesapeake Energy Corporation : 1820 m ! L’installation a été réalisée avec un minimum d’interruptions sous deux quartiers résidentiels prospères de Fort Worth, Texas, y compris les splendides parcours de deux terrains de golf, plusieurs rues bordées d’arbres et de nombreux quartiers chics. De plus, cette installation compte parmi les plus longs forages continus de l’histoire de l’installation de pipelines sans tranchée.

Réalisé par Driver Pipeline, dont le siège est à Irving, au Texas, le forage constituait la deuxième phase sur trois de l’installation d’un gazoduc de 61 cm connectant une station de compression (dans la banlieue d’Arc Park) avec les plateformes d’exploitation situées au Nord-Est du centre de Fort Worth. Le gazoduc FRAP sert à collecter et transporter le gaz naturel issu des immenses gisements de Barnett Shale. Il connecte 12 sites de gaz naturel différents qui comptent plus de 55 puits à Fort Worth, North Richland Hills, Haltom City et Hurst, au Texas.

Un itinéraire incertain
Après des mois de planification et de préparation, plus d’une douzaine de responsables de site, d’ingénieurs et d’experts en sécurité étaient sur place, pour le démarrage du projet à North Park, Haltom City, Texas. Avant de commencer l’installation de la phase 2, une équipe de soutien composée de personnel de Driver Pipeline et de Chesapeake Midstream a travaillé à la mise en place de la production en surface : une tâche difficile en raison de la longueur du gazoduc, de l’importance de préserver l’intégrité des quartiers résidentiels prospères et de nombreuses restrictions imposées par les différentes municipalités concernées et par les intérêts privés et commerciaux sur la trajectoire du forage.

Si l’installation de FRAP a nécessité la traversée de routes à trafic dense, d’espaces publics tels que des parcs et des terrains de golf, il y a eu un minimum de perturbation et de gêne, la plupart des résidents et des commerces sur la trajectoire de 1800 m ignorant généralement ce qui se passait 41 m plus bas : une profondeur correspondant à la hauteur d’un immeuble de neuf étages.

« Location, location, location », plaisante Harold Kay, chef de chantier pour les forages directionnels horizontaux chez Driver Pipeline, en reprenant les mots des agents immobiliers anglophones pour commenter le projet. « La plupart des gens s’imagineraient que la longueur du forage et la roche que nous devions rencontrer sur l’itinéraire seraient les préoccupations principales. Nous avions confiance dans les capacités de notre équipement, la difficulté provenait plutôt d’une combinaison d’autres facteurs, et particulièrement les restrictions d’accès. Le plan de forage traversait deux terrains de golf, des zones environnementales sensibles avec des lits de cours d’eau profonds et beaucoup de broussailles et d’arbres. La première difficulté était l’accès restreint au milieu de la trajectoire du forage.

Rock around the clock
Depuis la zone d’opération établie dans un parc de la ville, entourée d’un terrain de frisbee et de terrains de sport, incorporée et camouflée par un imposant mur de 5 m de haut pour réduire les nuisances sonores pour les riverains, l’équipe de Driver Pipeline a installé sa foreuse directionnelle horizontale Vermeer D1000x900 Navigator® et a commencé un forage qui durerait 3 mois 24H/24 et 7 jours/7. Pour le forage pilote, ils ont sélectionné un trépan à molettes de 22 cm avec moteur à boue, et des tiges de forage de 9 m et 13 cm de diamètre.

Avec les tolérances très étroites (45 cm de droite à gauche) spécifiées dans le plan de forage, il n’y avait pas de place pour l’erreur. L’angle d’entrée de 15 degrés, pour atteindre une profondeur de forage moyenne de 35 m, peut être considéré comme assez pentu, M. Kay en explique les raisons, faisant appel à un raisonnement qui nécessite une bonne connaissance de la zone et de sa topographie.

« Comme nous connaissions bien la topographie de Fort Worth et de ses environs, nous savions déjà qu’une couche rocheuse se trouvait à environ 10 m sous la surface », explique-t-il. « Si le premier contact avec cette roche s’effectue à un angle inférieur, disons de six à sept degrés, le trépan va probablement dévier et ricocher contre sa surface. Si cela se produit, la courbure est trop serrée pour faire passer la conduite de grand diamètre. Avec un angle de 15 degrés, nous avions l’assurance que lorsque nous toucherions la roche, l’angle serait suffisant pour que le trépan morde et pénètre dès le premier essai. Ça a fonctionné admirablement.”

Les équipes de Driver Pipeline se sont relayées pour travailler sans interruption, avançant sûrement – à l’insu de tous – sous des routes encombrées, des voies sans issues tranquilles et des parcours de golf. M. Kay, avec Mike Webb, le directeur de travaux chargé du forage directionnel et des études chez Driver Pipeline, et Richard Norton, directeur des travaux senior, avaient une confiance totale dans l’équipe et les capacités de l’équipement.

« Nous avons attaqué le projet en confiance, grâce à l’expérience que nous avons en matière d’installations sans tranchée dans la région », explique M. Webb. « Mais nous avions aussi confiance dans les capacités de la foreuse Vermeer, ayant utilisé des équipements Vermeer depuis plusieurs années. La roche et le schiste de la formation de Barnett ont été conquis un nombre incalculable de fois avec ces équipements. La plus grande difficulté à laquelle nous étions confrontés était la logistique. »

Une effervescence en surface
L’espace restreint et l’accès limité imposait une petite zone d’opération, et tous les déblais évacués du forage étaient transportés par des camions-aspirateurs. Les déblais impossibles à aspirer, c’est-à-dire des solides trop grands, étaient transportés hors du site par des camions-bennes. Le puits de sortie se trouvait dans une allée conduisant à un complexe d’appartements. Des gardes y ont été postés jour et nuit pour contrôler la circulation, limiter l’accès du public et assister les résidents à contourner les barrières. Depuis cet endroit, une piste sinueuse fut construite à travers une zone boisée vers une zone de synchronisation établie à côté de l’un des terrains de golf.

Le forage pilote a été terminé après 15 jours de forage presque ininterrompu, une réussite ponctuée de seulement « quelques pépins mineurs », d’après M. Kay, et l’équipe d’experts en installation sans tranchée de Driver n’avait qu’une hâte : passer à l’alésage et au retrait. Il a fallu trois alésages, à 46 cm, 66 cm et 91 cm pour obtenir le diamètre nécessaire à l’installation de la conduite d’acier revêtue X65 FBE de 61 cm. Comme l’explique M. Kay, les conduites d’acier X65 FBE avec paroi de 9,5 mm ou 12,7 mm sont habituellement spécifiées par Chesapeake pour les sections installées en forage directionnel horizontal. D’après les pressions maximales de service du gazoduc, ce type de conduite est requis dans les sites de classe IV : les zones proches d’habitations et de commerces, par oppositions aux zones rurales et non construites.

« Puisque nous creusions principalement dans la roche et le schiste, nous avons pensé qu’il était souhaitable de rééquiper l’alésoir pour les passages à 46 cm et 91 cm », explique M. Kay. « Nous avons creusé environ 915 m, puis nous avons ressorti l’alésoir et installé de nouvelles molettes et de nouveaux couteaux. Notre couple de rotation était très bas, un gros avantage de l’utilisation de la foreuse Vermeer, et le taux de pénétration est resté le même du début à la fin. L’alésage intermédiaire de 66 cm a été réalisé d’un seul trait. Cela faisait longtemps que nous n’avions pas réalisé de traversée de cette ampleur, et nous ne voulions pas avoir des problèmes aux deux tiers du parcours. Nous savions que la foreuse pouvait le faire, il n’y avait pas de raison de ressortir l’alésoir. »

Préparation du retrait
Après avoir réalisé le forage pilote en 15 jours, l’équipe de Driver Pipeline a effectué les trois alésages en 28 jours, au rythme d’environ 110 m toutes les 12 heures, tout en préparant la conduite pour son périple et sa destination finale, à environ 37 m sous terre. Il ne restait plus à l’équipe de Driver Pipeline qu’à retirer 1800 m de conduite d’acier pour couronner de succès une installation de plus. Comme prévu, cette dernière difficulté logistique, la plus grande, a été préparée avec minutie.

« Nous avons assemblé la conduite en cinq sections distinctes », raconte M. Norton. « Nous disposions d’une zone de dépose à côté du forage, qui s’étendait sur le terrain de golf, dans un petit parc, et qui continuait sur Onyx Street vers Broadway. Nous avons construit un chemin de traverses de bois sur le terrain de golf et installé nos rouleaux pour faciliter le retrait, une section après l’autre. Nous étions autorisés à suspendre la conduite 4,30 m au-dessus d’Onyx Street, pour laisser passer le trafic. Dès qu’une section était prête à souder, nous nous arrêtions, effectuions la soudure, la passions aux rayons X, appliquions le revêtement et passions à la suivante. Quand les quatre premières sections ont été soudées et mises en place, nous avons commencé à tirer la conduite dans le forage, jusqu’à environ 60 m, nous avons effectué la dernière soudure, puis nous avons tiré la conduite jusqu’au bout. »

L’équipe de Driver Pipeline a utilisé une boue de bentonite et un mélange savonneux pour diminuer la résistance et faciliter le retrait de 343 tonnes de matériau, plus 69 tonnes de tige de forage de 16,8 cm, soit un total de plus de 408 tonnes. Le processus de retrait a pris 15 heures, et a été suivi par 15 heures et demie de retrait des protections.

Le gazoduc fermement installé à sa place définitive sous terre, et les protections de mise en place retirées des trois parcours de golf de Diamond Oaks Country Club, M. Kay a donné le feu vert pour que le jeu puisse reprendre sur ces trois trous, avec seulement un jour de retard, alors que l’équipe de Driver Pipeline commençait à remballer.

Éloges de la part des résidents, des golfeurs et des commerçants
À part quelques petits problèmes relatifs à la procédure, Mike Turner, responsable du projet FRAP chez Chesapeake Midstream Partners, cherche avec peine ce qui n’a pas fonctionné selon le plan.

« Depuis les 30 et quelques années que je travaille dans ce secteur, il s’agit de l’un des projets les plus uniques dans lesquels j’ai été impliqué », affirme M. Tucker. « J’ai eu des projets d’installation de pipelines pour lesquels nous avons foré entre 1200 et 1500 m, mais nous n’étions pas dans des zones résidentielles avec des rues, des arbres et des terrains de golf, comme cette fois. Dix ans auparavant, une telle longueur aurait pu constituer un record du monde, surtout en considérant que toute la distance a été forée dans la roche. La technologie et les équipements ont tellement progressé ces dernières années que nous pouvons faire cela avec plus d’assurance. »

Gregg Wideman, directeur général du Diamond Oaks Country Club était content lui aussi, pas seulement à cause des perturbations minimes pour les membres du club, mais aussi pour l’état impeccable du terrain dès la fin des travaux, et la courtoisie dont a fait preuve le personnel de Driver Pipeline envers lui et les golfeurs. Il a ajouté que même si trois trous étaient bloqués pour une journée pour permettre aux ouvriers de travailler, la plupart des membres du club ont compris pourquoi Driver et Chesapeake étaient là et que cette interruption n’était que temporaire.

Après la fin des travaux, le directeur général de Driver Pipeline, Dale Baughman a réitéré la satisfaction et la reconnaissance exprimées par des centaines de résidents, de commerçants et de golfeurs.
« Nous sommes là aujourd’hui, demain nous sommes partis », déclare M. Baughman. « Un petit peu de gêne pour des bienfaits à long terme. Pouvoir extraire ce gaz, l’utiliser et le commercialiser, je crois que c’est vraiment une bonne chose. »