fr.wedoany.com Rapport : Les technologies minières marines traditionnelles ont développé, au cours des 40 à 50 dernières années, des systèmes de dragage en eaux peu profondes et d'exploitation minière des fonds marins en eaux profondes. Cependant, ces systèmes ne ciblent que les gisements de surface des fonds marins, sans pouvoir atteindre les ressources minérales situées sous ceux-ci, et ne sont pas respectueux de la vie aquatique. Les recherches de l'Institut d'études géologiques des États-Unis et du Bureau de gestion de l'énergie océanique montrent que les fonds marins situés dans la zone économique exclusive de 200 milles marins des États-Unis renferment d'importantes ressources minérales, notamment des sables minéraux lourds contenant du titane et du zirconium, des sédiments riches en phosphates, des sédiments métallifères et des sables miniers offshore. La technologie de forage minier offre une solution pouvant être exploitée à distance via l'infrastructure de forage offshore existante.
Le forage minier est un procédé d'excavation hydraulique réalisé par le biais de puits forés et tubés. L'outil est généralement constitué d'un train de tiges prolongé conforme à la norme API à double paroi. L'eau à haute pression est acheminée vers le fond du puits via l'espace annulaire, tandis que la boue contenant les matériaux excavés remonte à la surface par le train de tiges intérieur. Ce système, basé sur un cycle d'eau, est compatible avec les infrastructures de forage standard. Il ne nécessite aucune excavation en surface, n'utilise pas de produits chimiques, peut être déployé depuis la terre, la mer ou la calotte glaciaire, et fonctionne à des températures allant jusqu'à -30 degrés Celsius. Les paramètres clés du forage minier comprennent : une profondeur d'exploitation de 40 mètres à 1 kilomètre, une épaisseur de la couche de production de 1 à 400 mètres, un diamètre d'outil de 140 à 273 millimètres, une pression d'eau de 70 à 150 bars avec un débit de 150 à 200 mètres cubes par heure, une puissance du moteur de pompe de 700 à 800 kilowatts, un rendement de l'outil de 35 à 90 mètres cubes par heure, un diamètre de coupe de 13 à 17 mètres, et un besoin en main-d'œuvre de 5 à 8 personnes. Selon les caractéristiques de la formation, le diamètre de la cavité excavée peut dépasser 14 mètres.
Dans le cadre d'un projet de stimulation de la production de gaz de charbon dans le bassin de San Juan, le système de forage minier exploité par Phillips Petroleum a réussi à extraire des couches de charbon à près de 1 000 mètres de profondeur. Des mesures sonar ont confirmé la formation de cavités souterraines, et la production de gaz naturel a doublé par rapport à la période précédant le traitement, démontrant que cette technologie peut fonctionner en profondeur via des infrastructures pétrolières conventionnelles.
Le déploiement du forage minier offshore est globalement similaire aux opérations terrestres. Les plates-formes autoélévatrices offrent une option de déploiement relativement directe, mais il faut tenir compte du risque d'affaissement des fonds marins. Des techniques d'exploitation par chambres et piliers ou de remblayage peuvent être appliquées pour atténuer cet impact. Le déploiement à partir de navires flottants est techniquement réalisable. Les mouvements du navire peuvent nécessiter des systèmes de compensation de houle ou des colonnes montantes flexibles, mais l'avantage réside dans la sécurité, la grande mobilité et le faible coût en cas d'affaissement des fonds marins. Une opération typique de forage minier offshore utilisera des équipements familiers au personnel de forage offshore, tels que des appareils de forage à entraînement par le haut, des tubages et des tiges, des pompes à boue, des équipements de contrôle de puits, etc. Le nouvel élément central est l'outil de fond pour l'excavation hydraulique.
Le forage minier est une méthode d'extraction fondamentalement différente de l'exploitation minière des fonds marins ou du dragage. Il ne traverse pas continuellement les fonds marins, mais reste immobile pendant une longue période pour extraire les ressources sous les fonds marins que les technologies conventionnelles ne peuvent pas atteindre. Il n'existe actuellement aucune base de données opérationnelle sur le forage minier offshore. L'évaluation économique doit comparer la valeur marchande des produits minéraux récupérés au coût total de l'extraction. Selon des décennies d'expérience terrestre, le coût d'extraction d'un mètre cube de minerai se situe entre 30 et 80 dollars, en fonction de facteurs tels que les caractéristiques du gisement, la profondeur d'exploitation et le prix de l'énergie.
Selon les recherches de l'Institut d'études géologiques des États-Unis et du Bureau de gestion de l'énergie océanique, les gisements sous les fonds marins adaptés au forage minier comprennent : les sables minéraux lourds contenant du zirconium, du titane, du rutile, du thorium, du tungstène et des terres rares ; les sédiments riches en phosphates contenant des sous-produits de minéraux stratégiques ; l'or, l'argent, le titane, le platine et les terres rares des sables marins ; les sédiments métallifères contenant de l'aluminium, du fer et du manganèse ; ainsi que les gisements contenant du lithium, du magnésium et du strontium dans les formations adaptées à l'exploitation minière par dissolution.
Le site idéal pour une première démonstration de forage minier offshore devrait présenter les caractéristiques suivantes : eaux peu profondes (15 à 20 mètres), corps minéralisé situé à 60 à 80 mètres sous les fonds marins, épaisseur de 3 à 5 mètres, proximité d'un port, et minéralisation tendre. Le plateau continental atlantique au large du sud de la Géorgie est considéré comme un site relativement attractif. Les navires de travail partant du port de Brunswick peuvent atteindre la zone en 1 à 1,5 heure. Un projet pilote préliminaire pourrait utiliser une plate-forme autoélévatrice ou un navire, une pompe à haute pression d'un débit nominal de 200 mètres cubes par heure, un outil de forage minier d'un diamètre extérieur de 8 5/8 pouces, ainsi que des réservoirs de collecte de boue. L'objectif principal est de démontrer que cette technologie est sûre, fiable et efficace dans des conditions opérationnelles réelles.
Le forage minier repose sur des technologies matures de forage offshore, de circulation de fluides et d'exploitation à distance, déjà largement utilisées. Il est considéré comme une extension des technologies de forage océanique existantes vers le domaine de l'exploitation des ressources autres que le pétrole et le gaz. Cette technologie prend en charge la surveillance avancée, l'optimisation en temps réel et les opérations prédictives. Son champ d'application peut s'étendre de la stimulation des réservoirs de pétrole et de gaz à l'extraction de minéraux, et pourrait potentiellement concerner le développement commercial de l'hydrate de méthane offshore.
