Utiliser des modèles conceptuels de site 3D pour mieux visualiser, comprendre et évaluer les risques dans les installations de stockage de saumure

Using 3D Conceptual Site Models to Better Visualize, Understand and Assess the Risk at Brine Storage Facilities
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Julio Henriquez

Julio Henriquez Member Name

Ingénieur en environnement

La salinité est un problème croissant pour l’industrie pétrolière et gazière, particulièrement dans les installations de stockage de liquides de gaz naturel (LGN) et les champs de pétrole. Les techniques habituelles de réhabilitation conçues pour répondre aux exigences réglementaires peuvent être difficiles et, dans bien des cas, ne sont ni durables ni pratiques. Les modèles conceptuels de site 3D dynamiques sont une méthode d’évaluation de rechange qui peut être utilisée pour mieux visualiser et comprendre les sites touchés par la salinité, évaluer adéquatement les sources, les voies d’entrée et les récepteurs et évaluer les risques.

Les LGN sont couramment entreposés dans des cavernes souterraines construites dans des formations géologiques riches en sel. L’entreposage à grande échelle de ces produits est nécessaire en période de faible demande. La construction de ces cavernes suppose l’injection d’eau douce dans la formation saline à l’aide d’un ou plusieurs puits d’injection. Lorsque l’eau douce dissout le sel, la solution saline, principalement le chlorure de sodium (NaCl), ou saumure, est remise en surface. Ensuite, de l’eau douce supplémentaire est injectée dans la formation pour former une caverne utilisable. À la surface, la saumure résultante est retenue dans de grands bassins. Au besoin, pour la distribution, les LGN sont déplacées à la surface par injection de saumure dans les cavernes.

Risques environnementaux liés aux bassins de saumure

Dans le passé, les bassins de saumure étaient construits à l’aide de bermes de terre et d’argile compactée, sans revêtement synthétique. La capacité de stockage est habituellement de 50 000 m3 (ou plus), et les niveaux de chlorure sont supérieurs à 100 000 mg/l. La principale responsabilité environnementale liée aux vieux bassins de saumure (ou ceux qui ne possèdent pas un revêtement adéquat) est que, avec le temps, le revêtement d’argile peut devenir saturé de saumure et affecter les propriétés du sol et sa performance hydraulique. Cela entraîne souvent une fuite et une migration de saumure.

Les risques associés aux fuites et à la migration de saumure sont les suivants :

  • l’ion chlorure (Cl-) est très mobile, et les concentrations dans l’eau ne sont pas affectées par réactions chimiques (elles ne se biodégradent pas, ne se volatilisent pas et ne se bioaccumulent pas);
  • Cl- ne s’adsorbe pas facilement dans les particules du sol, de sorte que les concentrations demeurent élevées dans l’eau et les eaux interstitielles;
  • Cl- peut se déplacer sur de grandes distances et affecter de grandes zones lorsqu’il est rejeté dans l’environnement;
  • le taux de migration de CI- dans la zone saturée dépend fortement de la conductivité hydraulique, du gradient hydraulique et de la porosité du milieu de sol.

Les normes réglementaires pour l’ion chlorure dans les eaux souterraines sont strictes et sont de plusieurs ordres de grandeur inférieures aux concentrations de chlorure mesurées sur les sites contaminés par la saumure.

Réponse novatrice et moderne à l’aide de la modélisation 3D

Golder conseille ses clients dans l’évaluation de solutions de rechange novatrices pour mieux visualiser, comprendre et évaluer les impacts et les risques des installations de stockage de saumure. Les principaux objectifs comprennent une meilleure compréhension des sources, des voies d’entrée, des récepteurs et des risques environnementaux connexes; l’établissement de plans pluriannuels relatifs aux lacunes en matière de données en fonction des conditions propres au site; et l’évaluation des options d’atténuation des risques inacceptables.

Auparavant, chaque aspect était analysé séparément, ce qui constituait un processus lourd et fastidieux. Ce processus a rendu extrêmement difficiles la détermination des lacunes au chapitre des données et la collaboration avec les membres de l’équipe sans avoir à consulter de nombreux rapports.

Pour relever ces défis, nous avons créé un modèle conceptuel de site 3D dynamique combinant des données tirées :

  • d’analyses chimiques du sol et de base;
  • de cartes d’élévation numériques;
  • de photographies aériennes;
  • de levés géophysiques (tomographie de résistivité électrique, levés électromagnétiques et géophysique de fond);
  • d’informations géologiques et hydrogéologiques;
  • de données du diagramme de forage;
  • des élévations des eaux souterraines.

Les modèles conceptuels de site 3D dynamiques sont une autre méthode d’évaluation qui peut être utilisée pour mieux visualiser toutes les données de site dans une seule interface.

Les modèles conceptuels de site 3D dynamiques sont une autre méthode d’évaluation qui peut être utilisée pour mieux visualiser toutes les données de site dans une seule interface.

Les modèles conceptuels de site 3D dynamiques sont une autre méthode d’évaluation qui peut être utilisée pour mieux visualiser toutes les données de site dans une seule interface.

Comment un modèle 3D peut-il être utile?

Le modèle 3D offre à l’industrie pétrolière et gazière un outil qui lui permet de visualiser toutes les données de site dans une seule interface et de faire passer le modèle conceptuel de site d’une figure statique 2D à un modèle dynamique 3D. Cela accroît la capacité de Golder d’examiner les risques et les options d’atténuation et de conseiller ses clients à cet égard. Le modèle 3D sert de base technique pour cerner les lacunes dans les données, faciliter la planification et optimiser la collecte de données futures, et il peut facilement être mis à jour au fur et à mesure que de nouvelles données deviennent disponibles. Cela permet de cibler les zones clés afin de réduire le réseau de puits de surveillance requis, tout en maintenant une compréhension adéquate des conditions du site.

Nos clients ont constaté qu’il était très utile d’utiliser un modèle 3D, comparativement à l’approche plus classique des diaporamas et des rapports. Le modèle offre une approche d’accès à l’information plus efficace pour les entreprises qui doivent surveiller les conditions environnementales. Il peut être partagé au moyen d’une application Web interactive protégée et ne nécessite pas de logiciel spécialisé pour sa consultation. Cela signifie que la collaboration avec les membres de l’équipe, les intervenants et les clients est efficiente, même à distance.

Notre approche, décrite ci-dessus, continuera d’évoluer et offrira une valeur extraordinaire à nos clients ou organisations du secteur pétrolier et gazier aux prises avec des problèmes de salinité. De façon plus générale, l’interaction 3D en temps réel aidera les organisations à planifier et à affecter adéquatement leurs ressources, à gérer les niveaux de risque et à combler les lacunes en matière de données de façon systématique, ce qui se traduira au bout du compte par des économies de temps et d’argent.

À Propos De L’auteur

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