Rénovation géothermie : une première technique en France

Le chemisage des puits géothermiques de Chevilly-Larue est une première en France ! Avec des opérations étonnantes de plomberie souterraines?
 

 

1. L'Île-de-France compte près de 40 centrales géothermiques en fonctionnement, dont presque la moitié dans le département du Val-de-Marne, qui concentre à lui seul 40% de la puissance géothermique exploitée en France. Doc. PP

Créé en 1985 et exploité par la Semhach, une société publique locale, le réseau géothermique de Chevilly-Larue/L'Haÿ-les-Roses/Villejuif est le plus important d'Europe et alimente pour l'instant 29 000 équivalents-logements.


Après 30 ans d'exploitation, les deux doublets – 2 x (puits de puisage + puits de réinjection éloigné de 1 km du puits d'extraction au niveau du réservoir) – de Chevilly-Larue et de L'Haÿ-les-Roses sont encore en relativement bon état, selon CFG Services, l'entreprise chargée de leur rénovation.

Prolonger l'exploitation pendant 20 ans

Mais les eaux puisées à 74°C à 2000 m de profondeur dans le Dogger – la couche jurassique âgée de 170 millions d'année - sont chimiquement très corrosives et entartrantes. A titre préventif et pour éviter tout percement par corrosion, il a été décidé de les réhabiliter.

L'opération doit assurer une exploitation dans de bonnes conditions pendant encore 20 ans. Les deux tubes – extraction et ré-injection – sont tubés par des canalisations en fibres de verre. Les tubes en fibre de verre sont particulièrement lisses à l'intérieur, ce qui réduit les pertes de charge et évite largement l'entartrage.

De plus, ils sont insensibles à la corrosion. Leur emploi est courant dans l'industrie pétrolière. Mais leur emploi pour la rénovation d'un puits géothermique est une première technique en France.

 

1. Ces tubes en fibres de verre sont utilisés dans l'industrie pétrolière depuis plus de 20 ans, mais leur emploi en tubage de puits de géothermie existants est une première technique en France. Doc. PP

 

1. Les tubes sont filetés. Il faut les tourner environ 10 fois pour les raccorder au manchon femelle/femelle. Ces tubes sont composés de trois couches : fibres de verre à l'extérieur, couche de PEHD (polyéthylène haute densité), puis revêtement polymère très lisse et fortement résistant à l'abrasion en couche intérieure. Doc. PP

Une opération en 4 temps

Le chantier, étudié et conduit par CFG Services, réalisé par Entrepose Drilling du groupe Vinci, s'effectue en 2x8 pour ne pas gêner le voisinage dans cette zone urbaine dense. Il durera deux mois environ. Techniquement, il se déroule en 4 opérations.

La première a consisté à descendre dans les puits une sorte de bouchon gonflable pour les fermer juste au niveau de la pénétration dans ce que CFG Services appelle le “réservoir” à environ 1650 m sous le niveau du sol. Le réservoir est une sorte d'éponge calcaire contenant de l'eau à une pression de 180 bar et une température de 75°C à cet endroit.

Une fois le bouchon descendu, il est gonflé, puis cimenté pour assurer une parfaite étanchéité. Seconde opération, les tubes en fibre de verre sont descendus dans le puits existants et raccordés entre - eux. Eric Lasne, le Directeur Général de CFG Services affirme que ce raccordement est une opération tout à fait classique.

Un plombier des profondeurs

Pas si “classique” que ça : chaque tube de diamètre extérieur 7'' possède  deux filetages mâles. Il est raccordé à un manchon femelle avec un filetage intérieur correspondant. Il faut tourner le manchon dix fois – à près de 2 km sous terre – pour le raccorder au tube mâle.

Puis on recommence pour le tube suivant. CFG Services est une sorte de plombier des profondeurs. Troisième opération, l'espace annulaire entre le tube en fibres de verre et le tube acier est cimenté sur toute sa hauteur. Quatrième opération, le bouchon est détruit et les débris tombent au fond du puits dans le réservoir à 2000 m de profondeur.

 

 

1. Le tubage dure environ deux mois par doublet. Le chantier est conduit en 2x8 pour ne pas gêner le voisinage. Doc. PP

 

 

1. Entrepose Drilling a utilisé une nouvelle foreuse hydraulique, moins bruyante et moins encombrante puisque l'essentiel des opérations se déroule au niveau de la tête de forage. Doc. PP

 

1. La foreuse n'est pas le seul équipement du chantier : ce bassin recueille et filtre tout ce qui sort du puits. Mais sert aussi à préparer les injections : eau, béton… Doc. PP

Un nouveau doublet à Villejuif

Ce tubage est en cours à Chevilly-Larue et sera terminé mi-septembre. Ensuite, les équipes se déplaceront sur le site de L'Haÿ-les-Roses pour effectuer la même opération de tubage du doublet de L'Haÿ qui devrait être terminé en novembre. Le tubage des 4 puits (2 par doublet) coûte 2 millions d'Euros HT.

 

Ces tubages réduisent le diamètre intérieur des tubes et donc la puissance extraite. A l'issue du tubage, la puissance extraite à Chevilly-Larue baissera de 14 à 12 MW, par exemple. Pour compenser cette baisse de puissance et fournir une capacité supplémentaire pour densifier et étendre le réseau de chauffage urbain de la Semhach, un troisième doublet est en cours de réalisation à Villejuif.

 

La puissance extraite sera de 15 MW. Ce qui permettra à terme d'alimenter un total de 40 000 équivalent-logements. Le forage des deux puits de ce doublet a commencé durant l'été 2014 et a duré environ 45 jours par puits. Les tubes utilisés sont en acier d'un diamètre intérieur de 9''5/8.

 

Injections de béton pour consolider le sous-sol

 

Pour l'instant, les tubes en fibres de verre n'ont jamais été utilisés pour un puits neuf. Ils sont en effet cassants et leur introduction dans un nouveau puits est délicate. Mais, CFG Services envisage de tenter l'expérience à la première occasion qui lui sera offerte.

 

Ensuite, en raison de la présence de carrière de gypse à faible profondeur dans le sol, il a fallu entreprendre d'importantes injections de béton pour consolider le sous-sol avant de construire le bâtiment de la centrale géothermique. L'équipement des puits, la centrale et une salle pédagogique expliquant le fonctionnement de l'exploitation de géothermie devraient être mis en service au printemps 2016.

 

 

1. Le nouveau double de Villejuif se compose de deux puits – puisage et ré-injection éloignés seulement de 10 m en surface. Ils descendent verticalement sur 400 m de profondeur, puis divergent sur 1700 m pour atteindre un écartement de 1500 m au minimum au niveau réservoir. Doc. PP

 

 

1. Le site du doublet de Villejuif présente des carrières de gypse à faible profondeur. Il a fallu plusieurs mois d'injection de béton pour consolider le sous-sol avant de pouvoir construire la centrale géothermique. Doc. PP

 

 

1. Le réseau de chauffage urbain sera composé de tubes acier préisolés. Ils sont déjà stockés sur le site. Le nouveau doublet de Villejuif sera opérationnel au printemps 2016. Doc. PP

 

Une énergie compétitive

 

Selon l'enquête publiée par l'Ademe et portant sur les années 2011-2012, la géothermie fournit l'énergie la moins coûteuse pour des réseaux de chauffage urbain. Le coût annuel pour le chauffage d'un logement social moyen (170 kWh/m².an) raccordé à un réseau de chauffage urbain s'élève à 1202 € TTC pour la pour la période 2011-2012.

Et, ajoute l'Ademe, le coût moyen pour le même logement raccordé à un réseau de chaleur alimenté à plus de 50% par de la géothermie n'atteint que 1044 € TTC/an. Pour son réseau, la Semhach atteint un prix de 47 €/MWh. Sans guère « 'externalités » : pas de bruit, pas de fumées, ni donc de traitement des fumées et d'évacuation des cendres, une très faible emprise au sol, etc. C'est pour cet ensemble de raisons que la Semhach reste fidèle à la géothermie profonde.

 

 

1. La centrale géothermique de Chevilly-Larue comporte deux échangeurs à plaques en titane pour résister à la corrosion. Ils sont nettoyés tous les 5 ans. Doc. PP

 

 

1. Les deux pompes de la centrale de Chevilly-Larue sont d'origine et ont trente ans d'exploitation derrière elles. Doc. PP

 

 

1. Le réseau de chauffage urbain de Chevilly-Larue/L'Haÿ-les-Roses/Villejuif est exploité par la Semhach, une société publique locale, filiale des trois communes et du syndicat de communes. Elle a reçu du syndicat de communes un DSP (Délégation de Service Public) pour exploiter le réseau. Doc. PP

 

CFG Services a 30 ans

Filiale du BRGM (Bureau des Recherches Géologiques et Minières), CFG Services sait tout faire en géothermie : depuis les projets géothermiques clefs en mains pour des collectivités locales et pour de grands exploitants (Dalkia, Cofely Réseaux, Coriance, etc.), jusqu'à l'exploration, l'étude de faisabilité, la valorisation, la conception et la supervision des travaux de sous-sol, en passant par la maintenance des installations géothermique, les forages spécialisés, le traitement contre la corrosion, la géochimie des fluides et même le financement des opérations.

Avec ses quarante ingénieurs, CFG Services possède également une activité de recherche. L'entreprise a mis au point avec Schlumberger – un grand acteur dans les travaux pétroliers -, une solution d'analyse et diagnostique des forages par scanner électromagnétique. Ce procédé permet de détecter les fuites dans un forage dès leur apparition.

CFG Services présente un bilan impressionnant : 140 puits de géothermie, soit 230 000 m de forages réalisés dans 11 pays, 122 réhabilitations de puits, … L'entreprise possède à son actif le plus grande longueur de puits forée en géothermie : 3 196 m à Rittershoffen en Alsace pour le projet Ecogi (alimentation d'un industriel) en 2014.

 

 

 

Source : batirama.com / Pascal Poggi