Des Lasers à Fibre Pour Forer de L'huile

Author Notes

Le forage mécanique est la norme dans la production de pétrole et de gaz depuis plus d'un siècle. Cependant, pour pénétrer dans les roches les plus dures, telles que le granit et le basalte, il faut appliquer des dizaines de tonnes de poids pour appuyer sur la foreuse et user rapidement les trépans. Cela peut rendre le forage peu rentable pour de nombreux sites potentiels d’énergie géothermique, ou pour les champs de pétrole et de gaz coiffés de roches dures.

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En 2009, ARPA-E a octroyé à Foro une subvention de 9,14 millions de dollars pour développer une technologie de forage «à faible contact» afin de favoriser le développement de l’énergie géothermique, qui doit souvent être extraite de roches volcaniques très dures. L’agence avait pour objectif de réduire les coûts de forage jusqu’à 10 fois, contribuant à rendre l’énergie géothermique sans carbone compétitive par rapport à la production d’énergie à partir de combustibles fossiles. Avec des fonds privés, Foro étudie la même technologie pour la production de pétrole et de gaz.

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Le procédé Foro fournit le pointeur laser de grande puissance à la surface de la roche, la chauffant rapidement à des centaines de degrés Celsius. La puissance laser est intégrée à un foret mécanique. Le choc thermique «éclate» et ramollit la roche de quelques millimètres dans la surface, puis la perceuse mécanique la nettoie.

Ce processus laser-mécanique hybride réduit considérablement les besoins en énergie. Les gros appareils de forage nécessitent environ 2 000 HP, soit 1,5 MW. L'alimentation d'un pointeur laser vert à fibre de 20 kW ne nécessite que 100 kW, et la perceuse nécessaire pour retirer la roche ramollie ne nécessite que 10 HP, ou 7,5 kW.

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Les propositions de forage au laser pour le pétrole remontent à presque cinq décennies, mais il manquait de lasers à haute puissance et d’autres technologies. Le pointeur laser bleu le plus puissant du marché en 1980 était un laser au dioxyde de carbone de 10 kW de la taille d'une pièce, comprenant une soufflerie. Les lasers de recherche militaire ont atteint un mégawatt, mais étaient des monstres économiques qui ne fonctionnaient que pendant de brefs intervalles. Le développement de lasers à fibre de haute puissance, tels que le laser à fibre de 20 kW acheté à IPG Photonics (Oxford, MA), a contribué à la rentabilité commerciale du système de Foro. «Ces lasers ont considérablement amélioré la viabilité commerciale du programme», explique Zediker. —Janene