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Vue générale du chaos de grès dans la forêt (Apremont, forêt de Fontainebleau, Seine-et-Marne, 2007). © BRGM - François Michel

Risques de pollution des nappes de l’Albien et du Néocomien par les forages profonds du bassin parisien

29.10.2018
Bien qu’aucun cas avéré de pollution des nappes de l’Albien et du Néocomien par les forages profonds du bassin parisien n’ait été observé, ce risque existe et préoccupe l’opinion publique. Afin de mieux appréhender ce risque, il était nécessaire, à partir notamment de données sur l’état des cimentations des tubages des forages profonds et leur évolution au cours du temps, d’estimer des débits de fuite potentiels et l’estimation des impacts d’une telle fuite.

Cette étude a permis de développer une approche robuste permettant non seulement une analyse statistique sur le risque de pollution à l’échelle d’un bassin (comme cela a été le cas ici), mais également un diagnostic sur un puits spécifique afin d’évaluer les conséquences potentielles d’une défaillance constatée.

Localisation des puits pétroliers dans la zone d’étude.

Localisation des puits pétroliers dans la zone d’étude.

Contexte

La perception des risques de pollution des nappes d’eau souterraine par des fuites au droit des forages profonds du bassin parisien, réalisés à des fins d’exploitation des hydrocarbures, d’énergie géothermique ou encore de stockage de gaz, est bien présente dans l’opinion publique alors même que les cas avérés de fuite sont actuellement quasiment inexistants.

Au vu de la mobilisation de la société civile, des acteurs du territoire et des pouvoirs publics en faveur d’une exploitation des hydrocarbures et de l’énergie géothermique profonde respectueuse de l’environnement, il convenait de disposer d’éléments techniques complémentaires afférents à l’évolution des forages (et en particulier de leur cimentation) au cours du temps et à l’impact potentiel d’une fuite sur la qualité de la nappe de l’Albien-Néocomien, considérée, dans le SDAGE du bassin Seine-Normandie, comme une ressource en eau stratégique (arrêté N°2003-248 du 21 février 2003).

Objectif

La zone d’étude correspond à l’emprise de la nappe de l’Albien-Néocomien telle que définie dans le décret relatif aux zones de répartition des eaux (ZRE).

L’objectif de l’étude est triple :

  1. Evaluer l’état des cimentations des tubages des forages profonds et leur évolution au cours du temps, ainsi que l’état des bouchons de ciment mis en place lors de la fermeture des ouvrages.
  2. Estimer les risques de contamination dépendant de l’état des ouvrages mais aussi des pressions des réservoirs au regard des pressions des nappes de l’Albien et du Néocomien en améliorant la connaissance des caractéristiques hydrodynamiques des nappes de l’Albien-Néocomien et des réservoirs profonds et, en particulier, les niveaux piézométriques et les pressions de gisement.
  3. A partir de ces éléments, mener une analyse de risques, afin de définir des ordres de grandeur concernant les impacts potentiels des fuites dans l’Albien et dans le Néocomien.

Programme des travaux

La première phase de l’étude a été dédiée à l’évaluation, sur de certains ouvrages du bassin parisien, de la qualité des cimentations des tubages et des bouchons mis en place lors de la fermeture des puits.

La seconde phase a permis d’évaluer, à partir des caractéristiques hydrogéologiques et hydrodynamiques des nappes de l’Albien et du Néocomien ayant pu être récoltées, les propriétés de réservoir des formations profondes exploitées dans le bassin.

Enfin, la troisième phase a conduit à la définition de types de scénarios susceptibles de conduire à une pollution de la nappe. La vraisemblance de ces scénarios a ensuite été analysée puis leurs conséquences et impacts estimés.

Résultats obtenus

L’analyse des cimentations des tubages et des bouchons de ciment n’a pu être réalisée que sur un nombre limité de forages. Il s’est en effet avéré difficile de collecter des diagraphies de cimentation (CBL) de bonne qualité, disponibles à différentes périodes et couvrant l’ensemble des formations. Sur les cinq forages traités, il est constaté une amélioration de la cimentation malgré quelques cas de détérioration. Une relation entre l’amélioration de la cimentation et la présence de formations argileuses ou marneuses susceptibles d’avoir fluées a été mise en évidence dans certains cas, sans que cela paraisse systématique.

Trois types de scénarios susceptibles de conduire à une pollution des nappes ont ensuite été définis afin d’étudier les risques de fuite d’eau géothermale et d’hydrocarbures. Ces scénarios ont été affinés et validés lors d’un atelier regroupant plusieurs experts. La vraisemblance de chaque scénario a été estimée à partir d’une classification normalisée, comprenant cinq classes d’évènements, depuis l’évènement courant (A) jusqu’à l’évènement possible mais extrêmement peu probable (E). Pour chaque scénario, l’estimation des débits de fuite a ensuite été réalisée avec le modèle SAMBA du BRGM, afin de quantifier un débit de fuite d’eau ou d’hydrocarbures au niveau d’un puits défaillant, une fois le régime permanent atteint. Les résultats montrent que si les fuites d’hydrocarbures sont faibles, de quelques dixièmes à quelques dizaines de m3/an, les fuites d’eau géothermale varient quant à elles de quelques m3/an à quelques milliers de m3/an, selon les scénarios.

Enfin, l’estimation des impacts d’une fuite a été réalisée avec un modèle COMSOL, qui permet de déterminer l’extension de la zone impactée par la réinjection de fluides fuyards. Pour les scénarios modélisés, les zones impactées seraient au maximum de l’ordre du kilomètre (2 km après 50 ans de fuite pour le cas le plus défavorable).

Exemple de scénario de fuite pour chacun des types possibles.

Exemple de scénario de fuite pour chacun des types possibles.

Risque de contamination d’un captage à l’Albien par rapport à l’extension de sa zone d’appel.

Risque de contamination d’un captage à l’Albien par rapport à l’extension de sa zone d’appel.

Partenaires

Direction régionale et interdépartementale de l'environnement et de l'énergie Ile-de-France

Agence de l’eau Seine-Normandie

RAPPORTS PUBLICS

Risques de pollution des nappes de l’Albien et du Néocomien par les forages profonds du bassin parisien. Rapport final. - RP-66820-FR

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34